Компьютерные локальные сети и телекоммуникации связи

В настоящее время практически все компьютеры крупных и средних фирм, организаций и учреждений соединены между собой с помощью различных средств телекоммуникаций. Совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью средств телекоммуникаций, называется компьютерной сетью (КС). Различают локальные и глобальные КС, которые отличаются по принципам работы, аппаратным и программным средствам поддержки.

Локальные компьютерные сети Локальная компьютерная сеть (ЛКС) это соединенная по определенным правилам совокупность близко расположенных компьютеров, предназначенных для выполнения общих задач.

Для подключения компьютера к локальной сети необходимо наличие на нем специальных программ и оборудования, которые должны удовлетворять определенным требованиям, чтобы компьютеры разных производителей могли обмениваться информацией друг с другом. Совокупности правил и требований, которым должны удовлетворять сетевые аппаратные и программные средства компьютера, называются протоколами.

Основные сетевые протоколы стандартизованы Международной организацией стандартов ISO (International Standard Organization) и поддерживаются всеми производителями сетевого оборудования. Протоколы устанавливают: физические и электрические параметры сети; порядок передачи сигналов при установлении, разрыве связи, обмене информацией; порядок обнаружения и исправления ошибок при передаче и т. д.

Физические основы ЛКС Чтобы подключить компьютер к ЛКС, он должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту), который вставляется в свободный слот расширения либо интегрирован на материнскую плату и содержит специальный разъем для подключения сетевого кабеля.

Для ЛКС в настоящее время используются следующие физические среды передачи информации: тонкий коаксиальный кабель (рис. 1) самая дешевая, но низкоскоростная среда; максимальное расстояние между компьютерами до 150 м;

толстый коаксиальный кабель (рис. 2) более дорогая среда по сравнению с тонким кабелем; максимальное расстояние между компьютерами до 500 м;

витая пара (рис. 3) еще более скоростная и дорогая среда, требует наличия специальных соединителей концентраторов, или хабов (hub); максимальное расстояние от компьютера до ближайшего концентратора до 100 м; Рис. 3. ЛКС на витой паре

оптоволоконный кабель (рис. 4) самый дорогой вариант, обычно используется для соединения мощных компьютеров; максимальное расстояние до 2 км;

беспроводное соединение, Wi-Fi (рис. 5) использует воздушный радиоканал; это удобно, так как не требуется прокладки проводов, но дороже, чем проводные соединения.

Вид соединения Скорость Сравнительная стоимость Расстояние Тонкий коаксиальный кабель 10 Мбит/с Самый дешевый До 150 м Толстый коаксиальный кабель 10 Мбит/с Более дорогой До 500 м Витая пара Мбит/с Более дорогой До 100 м Оптоволоконный кабель До 1 Гбит/с Самый дорогой До 2 км Беспроводное соединение 3-54 Мбит/с Дороже, чем проводные соединения (кроме оптоволокна) До 300 м Для удобства представим сравнительные характеристики различных видов соединений в ЛКС в форме таблицы.

Сетевое программное обеспечение Чтобы компьютеры, подключенные к локальной сети, могли обмениваться данными, необходимы соответствующие программные средства. Чтобы компьютеры, подключенные к локальной сети, могли обмениваться данными, необходимы соответствующие программные средства. Как правило, базовые сетевые программные средства входят в состав операционной системы, либо операционная система может быть дополнена соответствующими программами. Как правило, базовые сетевые программные средства входят в состав операционной системы, либо операционная система может быть дополнена соответствующими программами. Примером ОС с поддержкой сети является Windows XP Professional Примером ОС с поддержкой сети является Windows XP Professional

Компьютер и сеть При работе с сетью компьютер может выступать в двух ролях: если компьютер обращается за информацией и сервисами к другому компьютеру сети, то такой компьютер называют рабочей станцией (work station); если компьютер обращается за информацией и сервисами к другому компьютеру сети, то такой компьютер называют рабочей станцией (work station); если компьютер предоставляет свою информацию и сервисы другим компьютерам сети, то он называется сервером. если компьютер предоставляет свою информацию и сервисы другим компьютерам сети, то он называется сервером.

Сервер Сервер может предоставлять различные сервисы, из которых наиболее известны следующие: хранение и предоставление файлов (файловый сервер); хранение и предоставление файлов (файловый сервер); вывод на принтер (сервер печати); вывод на принтер (сервер печати); получение и пересылка факсимильных сообщений (факс-сервер); получение и пересылка факсимильных сообщений (факс-сервер); получение, хранение и передача сообщений электронной почты (почтовый сервер); получение, хранение и передача сообщений электронной почты (почтовый сервер); размещение сайтов (web-сервер). размещение сайтов (web-сервер).

Сервисы сервера Сервисы, предоставляемые сервером, называются службами. На одном и том же сервере может выполняться сразу несколько служб. Сервисы, предоставляемые сервером, называются службами. На одном и том же сервере может выполняться сразу несколько служб. Чтобы сервер предоставлял тот или иной сервис, необходимо запустить соответствующую программу в составе серверной ОС. Чтобы сервер предоставлял тот или иной сервис, необходимо запустить соответствующую программу в составе серверной ОС. Для обращения к службам серверов с рабочих станций необходимо запустить соответствующую программу, называемую клиентом. Для обращения к службам серверов с рабочих станций необходимо запустить соответствующую программу, называемую клиентом.

Локальные сети Локальные сети, в которых имеются серверы, предоставляющие службы, и клиентские компьютеры, называются сетями, построенными по технологии «клиент- сервер». Локальные сети, в которых имеются серверы, предоставляющие службы, и клиентские компьютеры, называются сетями, построенными по технологии «клиент- сервер». Возможно совмещение этих функций каждым компьютером сети, когда все эти компьютеры являются равноправными. Возможно совмещение этих функций каждым компьютером сети, когда все эти компьютеры являются равноправными. Локальная сеть, состоящая из равноправных ПК, называется одноранговой. Локальная сеть, состоящая из равноправных ПК, называется одноранговой.

Сетевая ОС Windows XP Сетевые возможности уже включены в состав ОС Windows XP и нуждаются только в настройке и активизации. В Windows XP каждый компьютер имеет уникальное в пределах сети имя. Если на компьютере активны какие-либо службы, то к ним можно получить доступ с других компьютеров сети. Стандартно в ОС входят служба доступа к файлам и служба печати.

Файловая служба Задачей файловой службы является предоставление другим ПК возможности читать, изменять или создавать файлы. Очевидно, что, когда много пользователей работает с одним и тем же файлом, они могут мешать друг другу, поэтому можно разрешить им только читать файлы, но не исправлять их.

Для этого файловая служба предоставляет механизм разграничения прав доступа. В Windows XP можно предоставлять для доступа клиентов любое количество каталогов (папок). При этом каждый каталог имеет уникальное имя, определенное при конфигурации файловой службы, и называется ресурсом.

Для каждого ресурса может быть определен режим доступа: только чтение можно читать информацию, но нельзя изменять ее; полный свободный доступ можно и читать, и изменять информацию; доступ с паролем для работы с данным ресурсом необходимо знать пароль.

Служба печати Иногда бывает сложно снабдить все компьютеры отдельными принтерами. Тогда в сети выделяется один из компьютеров, подключенный к принтеру, который предоставляет свои услуги для печати документов всем остальным клиентам сети. Поддержка сервера и клиентов печати входит в операционную систему Windows и нуждается только в настройке.

Для этого на сервере необходимо установить принтер в общий доступ: выбрать в меню Пуск команду Принтеры и факсы; выделить желаемый принтер; выбрать в меню Файл пункт Общий доступ и пометить флажок Общий доступ к данному принтеру.

На всех клиентских компьютерах для доступа к этому принтеру необходимо установить его как сетевой принтер. Это делается точно так же, как и установка локального («обычного») принтера, но в процессе настройки в соответствующем Мастере нужно пометить радиокнопку Сетевой принтер.

Глобальные компьютерные сети Отличие глобальной сети от локальной состоит в том, что она позволяет совместно работать компьютерам, физически расположенным далеко друг от друга (практически в любой точке земного шара).

Компьютеры пользователей (клиенты) Логически глобальная компьютерная сеть (ГКС) состоит из трех компонентов (рис. 6): рабочих мест пользователей (обычные компьютеры); серверов, предоставляющих различные сервисы (мощные компьютеры); сети передачи данных. Рис.6. Глобальная компьютерная сеть Каналы передачи данных Web-сервер

Глобальные компьютерные сети могут работать согласно различным протоколам. В настоящее время наибольшей популярностью пользуется глобальная сеть Интернет (Internet), построенная на базе протокола TCP/IP.

Прообразом Интернета была сеть ARPANet, созданная в 1969 г. по заказу Министерства обороны США. Следующим этапом в ее развитии стало появление сети NSFNet под эгидой Национального научного фонда США, предназначенной для обслуживания научных и учебных заведений. Одновременно создавались национальные сети в других странах мира. Сейчас Интернет объединяет тысячи различных сетей в разных странах и сотни миллионов пользователей.

Кроме Интернета существуют и другие разновидности ГКС: Fidonet экспериментальная сеть, созданная пользователями- энтузиастами; корпоративные сети крупных компаний, например SCN (Siemens Corporate Network).

Физические принципы соединения с Интернетом Прямое соединение с глобальной сетью это довольно дорогое мероприятие, поэтому компьютеры пользователей обычно соединены с Интернетом через интернет-провайдеров. Интернет-провайдер это компьютерный узел, обеспечивающий соединение с Интернетом для клиентских компьютеров по различным линиям связи. Таким образом, на клиентском компьютере для работы с Интернетом достаточно иметь оборудование для соединения с соответствующей линией связи.

Виды соединений с провайдером Модемное соединение (рис. 7). Наиболее простой и дешевый, а потому и самый популярный (по крайней мере в нашей стране) способ подключения к Интернету.

Устройство, позволяющее передавать данные по телефонным линиям, называется модемом. Модем позволяет: автоматически набирать телефонный номер; автоматически устанавливать связь с модемом на другом конце линии; преобразовывать цифровые данные в аналоговые сигналы и передавать их по линиям связи; принимать из линии связи аналоговые сигналы и преобразовывать их в цифровые данные (для передачи компьютеру); принимать и отправлять факсимильные сообщения; выполнять функции автоответчика. Особенностью модемного соединения является то, что во время сеанса связи с Интернетом телефон занят. Теоретическая скорость такого соединения достигает 56 Кбит/с (реально она чаще всего равна 36 Кбит/с).

Выделенная пользовательская линия ( ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line; рис. 8).

В отличие от обычного, модем ADSL не преобразует сигналы, а сразу передает их по телефонной линии в цифровом виде. Достоинством этого способа подключения является то, что во время связи с Интернетом телефон остается свободным для обычного разговора. Теоретическая скорость ADSL-соединения (в направлении от провайдера к пользователю) составляет до 7 Мбит/с (реально 1 Мбит/с).

Районные (кампусные) локальные сети Global Ethernet (рис. 9).

В районных (кампусных) локальных сетях выход пользователя в Интернет осуществляется через шлюз (сервер доступа). Скорость передачи информации внутри районной ЛКС теоретически может достигать 10 Мбит/с (реально до 1 Мбит/с), а скорость работы с Интернетом теоретически до 1 Мбит/с, а реально до 128 Кбит/с.

Доступ к Интернету через сеть мобильной связи: GPRS (для сетей GSM) и CDMA (рис. 10).

Особенность такого соединения мобильный телефон во время сеанса связи с Интернетом занят. Теоретическая скорость работы для GPRS составляет до 128 Кбит/с (реально 5060 Кбит/с), а для CDMA до 1 Мбит/с.

Мобильный доступ (Wi-Fi; рис. 11).

Технология Wi-Fi обеспечивает доступ в Интернет с мобильных компьютеров (ноутбуков и КПК) в пределах зоны доступа ( м). Теоретическая скорость соединения до 1 Мбит/с. Обычно этот способ подключения используется для оперативного доступа к Интернету в общественных местах (аэропорты, гостиницы, торговые центры, офисы, клубы) или в офисах крупных фирм, сотрудники которых должны при работе с Интернетом перемещаться с места на место.

Службы, предоставляемые в Интернете электронная почта ( ) отправка и получение электронных писем; служба доступа к файлам на удаленном компьютере (FTP); Всемирная паутина (WWW); передача речи через Интернет (IP-телефония, или VoIP); электронная коммерция и управление счетами в банках; поиск информации (web-страниц, файлов, пользователей и т.п.); получение аудио- и видеосигналов в режиме реального времени по запросу (STRIM-TV); обмен файлами между пользователями («пиринговые сети») и др.