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 соединенияСкоростьСравнительная стоимость Расстояние Тонкий коаксиальный кабель10 Мбит/сСамый дешевыйДо 150 м Толстый коаксиальный кабель10 Мбит/сБолее дорогойДо 500 м Витая пара Мбит/сБолее дорогойДо 100 м Оптоволоконный кабельДо 1 Гбит/сСамый дорогойДо 2 км Беспроводное соединение3-54 Мбит/сДороже, 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. 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

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 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); вывод на принтер (сервер печати); получение и пересылка факсимильных сообщений (факс-сервер); получение, хранение и передача сообщений электронной почты (почтовый сервер); размещение сайтов (web-сервер).

Сервисы сервера 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. 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». Возможно совмещение этих функций каждым компьютером сети, когда все эти компьютеры являются равноправными. 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.

Благодарю за внимание!