Слайд 2Определение компьютерной сети
Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) – система
связи между двумя или более компьютерами и/или компьютерным оборудованием (серверы, принтеры, факсы, маршрутизаторы и другое оборудование).
Слайд 3Основные термины
Сервер
Клиент
Сервер/клиент
Слайд 4Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера
Слайд 6Кафедра ИМПИ ЧГПУ
Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом
Слайд 7Классификации компьютерных сетей
Слайд 8
По скорости передачи информации:
Высокоскоростные
(свыше 100 Мбит/с)
Классификации компьютерных сетей
Слайд 9
По территориальной распространенности:
Классификации компьютерных сетей
Слайд 10
По типу среды передачи данных:
Классификации компьютерных сетей
Слайд 11
По организации взаимодействия ПК:
Классификации компьютерных сетей
Слайд 12Одноранговая сеть
"Коммун." - коммуникационные средства
Слайд 13Одноранговая сеть
Все ПК равноправны в возможностях доступа к ресурсам друг друга.
Каждый пользователь может по своему желанию объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым, после чего другие пользователи могут с ним работать
В одноранговых сетях на всех ПК устанавливается такая ОС, которая предоставляет всем ПК в сети потенциально равные возможности.
Слайд 14Одноранговая сеть
Одноранговые ОС должны включать как серверные, так и клиентские компоненты
сетевых служб.
Примеры одноранговых ОС:
LANtastic
Windows for Workgroups
Windows NT Workstation
Windows 95/98
Слайд 15Достоинства:
1. низкая стоимость
2. простота установки и эксплуатации
Достоинства и недостатки одноранговых сетей
Недостатки:
сложность обеспечения защиты информации
зависимость эффективности работы от количества компьютеров
Слайд 16число компьютеров в сети ≤ 10-20
проблемы безопасности не критичны
не ожидается значительного
расширения фирмы и, следовательно, сети
Случаи использования одноранговых сетей
Слайд 18В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты сетевых ОС, которые
оптимизированы для работы в роли серверов и называются серверными ОС. Пользовательские компьютеры в таких сетях работают под управлением клиентских ОС.
Сеть с выделенным сервером
Слайд 19Особенности серверных ОС
поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе мультипроцессорных
поддержка
большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений
включение в состав ОС компонентов централизованного администрирования сети (например, справочной службы или службы авторизации пользователей сети)
более широкий набор сетевых служб
Слайд 20Особенности клиентских ОС
Основное внимание в клиентских ОС уделено пользовательскому интерфейсу
и клиентским частям сетевых служб (файловая служба и служба печати)
Слайд 21Домены
В сетях на основе сервера компьютеры объединяются в домены.
Домен –
это определенное администратором сети подмножество компьютеров, которые совместно используют общий каталог, политики безопасности и отношения с другими доменами.
В сетях Windows Server 2000/2003 домены создаются и поддерживаются службой каталогов Active Directory.
Слайд 22Достоинства и недостатки сетей с выделенным сервером
Достоинства:
разделение ресурсов
защита
резервное копирование данных
количество пользователей
Недостатки:
необходимость дополнительной ОС для сервера
более высокая сложность установки и модернизации сети
необходимость выделения отдельного ПК в качестве сервера
Слайд 23Примеры сетевых ОС
Многие компании, разрабатывающие сетевые ОС, выпускают две версии
одной и той же операционной системы
Одна версия предназначена для работы в качестве серверной ОС, а другая - для работы на клиентской машине. Эти версии чаще всего основаны на одном и том же базовом коде, но отличаются набором служб и утилит
Сервер - Microsoft Windows 2000/2003 Server
Клиент - Microsoft Windows 98/XP/2000
Сервер - Microsoft Windows NT Server
Клиент - Microsoft Windows NT Workstation
Слайд 24Технологии использования сервера
архитектура файл-сервера
архитектура клиент-сервер
двухуровневая архитектура
трехуровневая (трехзвенная) архитектура
Слайд 26Топология сети
Топология сети характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов
сети
Слайд 27Выбор топологии влияет на:
состав необходимого сетевого оборудования
характеристики сетевого оборудования
возможности расширения сети
способ управления сетью
Топология сети
Слайд 28Кафедра ИМПИ ЧГПУ
Виды топологии сети
Слайд 30Полносвязная топология
Полносвязная топология – топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая
станция подключена ко всем остальным.
Громоздкая и неэффективная, несмотря на логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый ПК должен иметь столько коммуникационных портов сколько ПК в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры.
Слайд 31Топология «шина», представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к
которому подсоединены все рабочие станции.
На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Топология «шина»
Слайд 32Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина
проверяет – кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его.
Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.
Работа в сети с топологией «шина»
Слайд 33Работа в сети с топологией «шина»
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Слайд 34Кафедра ИМПИ ЧГПУ
При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину
связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты.
Сегменты соединяются различными устройствами - повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.
Работа в сети с топологией «шина»
Слайд 35Достоинства:
небольшое время установки сети
дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств)
простота
настройки
выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети
Достоинства и недостатки топологии «шина»
Недостатки:
любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети
сложная локализация неисправностей
с добавлением новых рабочих станций падает производительность сети
Слайд 36«Звезда» – базовая топология компьютерной сети, в которой все ПК сети
присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети.
Подобный сегмент сети
может функционировать
как отдельно, так и в
составе сложной сетевой
топологии (как правило
"дерево").
Топология «звезда»
Слайд 37Сетевой концентратор или Хаб (жарг. от англ. hub - центр деятельности)
- сетевое устройство, для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети.
Сетевой концентратор
В настоящее время им на смену пришли сетевые коммутаторы (свитчи). В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю.
Слайд 39Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а
тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных.
Работа в сети с топологией «звезда»
Слайд 40Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня - коммутаторе,
который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт - получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько - зависит от коммутатора
Работа в сети с топологией «звезда»
Слайд 41выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей
сети в целом
хорошая масштабируемость сети
лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети
высокая производительность сети (при условии правильного проектирования)
гибкие возможности администрирования
Достоинства топологии «звезда»
Слайд 42Недостатки топологии «звезда»
выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети
(или сегмента сети) в целом
для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий
конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе
Слайд 43«Кольцо» - базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены
последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.
Топология «кольцо»
Слайд 44В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется
конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему.
Работа в сети с топологией «кольцо»
Слайд 45Работа в сети с топологией «кольцо»
Пример 1
Слайд 46простота установки
практически полное отсутствие дополнительного оборудования
возможность устойчивой работы без существенного
падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий
Достоинства топологии «кольцо»
Слайд 47Недостатки топологии «кольцо»
выход из строя одной рабочей станции, и другие
неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети
сложность конфигурирования и настройки
сложность поиска неисправностей
Слайд 50Проблема коммутации
Если топология сети не полносвязная, то обмен данными между
произвольной парой конечных узлов (абонентов) должен идти в общем случае через транзитные узлы
Слайд 51Задача коммутации
Задача коммутации - задача соединения конечных узлов через сеть
транзитных узлов - может быть представлена в виде нескольких взаимосвязанных частных задач:
определение последовательности данных, для которых требуется прокладывать пути
определение маршрута, т.е. последовательности узлов от отправителя к получателю
сообщение о найденных маршрутах узлам сети
продвижение и локальная коммутация на каждом транзитном узле
Слайд 52Методы коммутации
коммутация каналов
коммутация пакетов
коммутация сообщений
Слайд 53Коммутация пакетами
Наиболее распространенный метод коммутации – коммутация пакетами
При коммутации пакетов передаваемая
информация разбивается на отдельные части, называемые пакетами
Слайд 54Модель OSI
В 1984 году ряд международных организаций по стандартизации - ISO,
ITU-T и некоторые другие - разработали модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью OSI.
Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
Слайд 56Физический уровень
передача битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный
кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, беспроводные сети.
Слайд 57Канальный уровень
в целом канальный уровень представляет собой весьма мощный и
законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети
обнаружения и коррекции ошибок
биты группируются в наборы, называемые кадрами
Слайд 58Сетевой уровень
согласование разных технологий
упрощение адресации в крупных сетях
создание надежных и
гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями
сообщения сетевого уровня принято называть пакетами
Слайд 59Транспортный уровень
гарантированная доставка данных (подтверждение получения пакетов)
обнаружение ошибок на уровне отправителя
и получателя (позволяет принимающей системе обнаружить поврежденные пакеты)
Слайд 60Сеансовый уровень
обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной
в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации
Слайд 61Представительный уровень
имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации,
не меняя при этом ее содержания.
За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы.
С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII
шифрование
Слайд 62Прикладной уровень
набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ
к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу
Слайд 64Типы сетей по типу среды передачи:
проводные
беспроводные
Слайд 68Типы коаксиальных кабелей
тонкий (thinnet) коаксиальный кабель
толстый (thicknet) коаксиальный кабель
Слайд 69Тонкий коаксиальный кабель
диаметр около 0,5 см (0,25 дюйма)
подключение – к плате
сетевого адаптера
расстояние до 185 м (около 607 футов)
Слайд 70BNC T-коннектор
Оборудование для подключения тонкого коаксиального кабеля
Слайд 71BNC баррел-коннектор
Оборудование для подключения тонкого коаксиального кабеля
Слайд 72BNC-терминатор
Оборудование для подключения тонкого коаксиального кабеля
Слайд 73Толстый коаксиальный кабель
диаметр около 1 см (0,5 дюйма)
подключения - трансивер
500
метров
Слайд 75Типы кабеля «Витая пара»
Экранированная витая пара STP (shielded twisted pair)
- каждая закрученная друг вокруг друга пара проводов обмотана фольгой
Неэкранированная витая пара UTP (unshielded twisted pair)
Слайд 76Для подключения витой пары к компьютеру используются вилка и гнездо
Оборудование
для подключения витой пары
Слайд 77Оптоволоконный кабель
Оптоволоконный кабель состоит из сердечника, сделанного из стекла (кварца)
или полимера, оболочки, окружающей сердечник, затем следует слой пластиковой прокладки и волокна из кевлара для придания прочности.
Вся эта структура помещена внутрь тефлоновой или поливинилхлоридной «рубашки».
Слайд 79Кафедра ИМПИ ЧГПУ
Два типа оптоволоконного кабеля
Существует два типа оптоволоконного кабеля: одномодовый
(singlemode) и многомодовый (multimode).
Основное отличие в толщине сердечника и оболочки.
Одномодовое волокно обычно имеет толщину порядка 8,3/125 микрон, а многомодовое волокно – 62,5/125 микрон.
Большинство оптоволоконных сетей используют многомодовый кабель, который хотя и уступает по производительности одномодовому, но зато значительно эффективней, чем медный.
Телефонные компании и кабельное телевидение стремятся применять одномодовый кабель, так как он может передавать большее количество данных и на более длинные дистанции.
Слайд 80Беспроводные сети
Трудность прокладки кабеля
Основные свойства и преимущества беспроводных сетей: мобильность,
удаленность, срочность
Слайд 81Bluetooth
Bluetooth предназначен для построения персональных беспроводных сетей (Wireless Personal Area
Network, WPAN). Зона охвата – до 100 м
Прямая видимость не обязательна
Bluetooth работает на не лицензируемой во всем мире частоте 2,45 ГГц, что позволяет свободно использовать устройства Bluetooth. Радиоканал обеспечивает скорость 721 Кбит/с и передачу 3 голосовых каналов
Слайд 82Технология Wi-Fi
Наиболее распространенной технологией организации беспроводных сетей является технология WI-FI.
Скорость передачи информации в беспроводной сети зависит как от расстояния между точками, обменивающимися данными, так и от других факторов, к примеру, от уровня помех.
При скорости 54 Мбит/с, что является пределом для WI-FI, дальность составляет 30-50 м.
Расстояние увеличивается до нескольких сотен метров при скорости 1 Мбит/с.
Слайд 83ИК-порт
Протокол IrDA (Infra red Data Association) позволяет соединяться с периферийным
оборудованием без кабеля при помощи инфракрасных волн.
Порт IrDA работает со скоростью передачи данных 2400-115200 бит/с.
Основным недостатком является необходимость в прямой видимости между приемником и передатчиком.