Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей» Раздел 1. Введение в дисциплину. Общие понятия. Тема 2 Общие принципы построения информационных сетей. Классификация информационных сетей. Основные понятия информационной сети. Физическая и логическая топология сетей. Муниципальные сети. Глобальные сети. Беспроводные сети. Домашние сети. Объединение сетей.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 1. Общие принципы построения информационных сетей. Классификация информационных сетей. Основные понятия информационной сети Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных)– это совокупность узлов и телекоммуникационного оборудования, объединенных между собой каким-либо способом с целью совместного доступа к ресурсам и обмена информацией обеспечивающая информационный обмен компьютеров в сети. 2 Компьютерные сети – объединение компьютеров и средств связи. Модель, в которой один компьютер выполнял всю необходимую работу по обработке данных, уступила место модели, состоящей из большого количество отдельных, но связанных между собой компьютеров. Такие системы называются компьютерными сетями.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 1. Определения, термины и общие принципы построения информационных сетей. Рис Типичная сеть небольшого офиса 3

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 1. Определения, термины, принципы построения. 1.Узел, абонент, хост - устройство, непосредственно подключенное к сети. 2. Телекоммуникационное оборудование – концентраторы, хабы (Hubs), коммутаторы (switchs), маршрутизаторы (router's), устройства первичной сети (мультиплексоры и пр. устройства операторов телефонных сетей), модемы (аналоговые и цифровые - ADSL). 3. Сервер - специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением. 4. Клиентский компьютер (рабочая станция) - компьютер пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера (серверов). 4

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 1. Определения, термины, принципы построения. 5. Среда передачи (канал связи, линия связи) - физическая среда распространения сигналов от источника к приемнику. 6. Пропускная способность - максимально возможная скорость передачи данных по линии связи. 7. Сегмент сети - логически или физически обособленная часть сети. 8. Сегментация сети - разделения сети на сегменты с целью уменьшения в них количества узлов, увеличения пропускной способности в расчете на один узел и повышения безопасности. 5

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 1. Классификация компьютерных сетей. Единой классификации не существует, но есть ряд параметров: 1. По типу технологии передачи; 2. По территориальному признаку; 3. По типу среды передачи; 4. По скорости передачи информации; 5. По типу функционального взаимодействия; 6. По типу сетевой топологии; 7. По функциональному назначению; 8. По сетевым операционным системам; 6

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 1. Общие принципы построения информационных сетей. Классификация информационных сетей. 7 широковещательные сети; сети с передачей от узла к узлу; технология передачи :

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 8 обладают единым каналом связи, совместно используемым всеми машинами сети. Поле адреса может содержать адрес широковещательной передачи, т.е. пакет адресуется всем участникам сети (обычно в адресе назначения все биты =''1''); Широковещательные сети При передаче группе участников сети - групповая, многоадресная передача, в поле адреса устанавливается признак многоадресной передачи. Обычно первый (порядковый нулевой) бит равен 1,а остальные N-1 указывают номер группы.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 9 Сети с передачей от узла к узлу, состоят из большого количества соединенных пар машин. Пакету, необходимо пройти через ряд промежуточных машин. Такую систему называют однонаправленной (одноадресной) передачей. Сети с передачей от узла к узлу

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Классификация по территориальному признаку сети делятся на: 10 Территориальный признак Расстояния между процессами Процессы расположены Пример 1 м Один кв. м.Персональная сеть 10 м Комната Локальная сеть 100 м Здание 1 км Кампус 10 км Город Муниципальная сеть 100 км Страна Глобальная сеть км Континент км Планета Интернет

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 11 Персональная сеть (PAN) параметры сети: 1. Малое число абонентов 2. Не критичность к наработке на отказ. 3. Все устройства входящие в PAN-сеть можно контролировать. 4. Узкий радиус действия (100 футов (30 метров)) 5. Сеть должна поддерживать до 8 участников. 2. Размер сети

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 12 Домашние сети Домашние сети постепенно входят в нашу жизнь. В настоящее время обычно используются технология Ethernet. Классификация по территории Локальная сеть (Local Area Network, LAN) - группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных на небольшой территории. Глобальная сеть (Wide Area Network, WAN) - сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов, государств.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 13 Городская сеть или сеть мегаполиса (Metropolitan Area Network, MAN) - сеть, связывающая множество локальных сетей на территории одного города. Для нее характерна большая плотность подключения конечных абонентов, высокоскоростные линии связи и большая протяженность линий связи. Классификация сети по территориальному признаку

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Классификация сети по территориальному признаку. 14 Локальные, городские и глобальные, сети можно объединять в иерархии. Локальные сети входят как абонент в городские, а городские в глобальные. (Рис ). Рис Пример объединения сетей 13

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Классификация сети по территориальному признаку. 15 Виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN)- объединение локальных сетей предприятия, через Интернет. Рис Сеть VPN- объединяющая LAN

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 16 По типу среды передачи данных сети делятся на: 1)проводные и 2) беспроводные В проводных сетях используется: телефонный кабель, витая пара, коаксиальный или оптический кабель.. Проводные сети используют технологии Ethernet, Token Ring, FDDI (оптические линии связи). 3. По типу среды передачи Беспроводные: Передача информации происходит по радиоволнам в определенном частотном диапазоне. Беспроводные технологии сетей - Wi-Fi, Bluetooth, GPRS, WiMax, 3G-модемы, а также радиорелейные и спутниковые каналы связи.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 17 Рис Фрагмент сети смешанного типа с использованием проводных и беспроводных технологий.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 18 По скорости передачи информации. К первым относятся сети LAN: классический Ethernet, Token Ring; ко вторым – Fast Ethernet, FDDI; и к третьим 1Gbit/s, 10Gb/s, 40Gb/s, 100Gb/s.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 19 По типу взаимодействие сети можно разделить: 1. Одноранговая сеть 2.Клиент-сервер 3. Смешанная сеть 4.Точка-точка 5. Многоранговые сети. По функциональному взаимодействию.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 20 Одноранговые децентрализованные или пиринговые сети: это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. Каждый компьютер в одноранговой сети может быть как сервером, т.е. предоставлять другим компьютерам свои ресурсы, так и клиентом – компьютером потребителем, использующем ресурсы других компьютеров сети. В одноранговой сети обычно не более ти - компьютеров и такую сеть обычно называют рабочей группой. Одноранговые сети (рабочая группа) – это домашние сети или сети небольших офисов. По функциональному взаимодействию.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 21 А) Б) Рис Одноранговая сеть а) и сеть клиент-сервер б). Классификация по функциональному взаимодействию.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 22 Сети типа клиент- сервер В сетях типа «клиент-сервер»: выделяются один или несколько компьютеров, называемых серверами. Серверы обрабатывают запросы, поступающие от клиентов. Запросы от клиентов бывают различного типа: запрос на получение доступа в сеть – аутентификация (имя пользователя и пароль), запрос на открытие папки, файла документа - авторизация, запрос к web ресурсу, запуск программы, сложный запрос к базе данных и т.д. Серверы –как правило мощные, высокопроизводительные и надёжные компьютеры, которые работают круглосуточно, предоставляя свои ресурсы клиентам. По функциональному взаимодействию.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 23 Сетевая топология может быть: Физической Логической По типу сетевой топологии Сетевая топология (от греч. τόπος, - место) способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств, схема прохождения электрических сигналов, описывающая направление потоков информации и принцип предоставления доступа к сети.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей 24 Физическая топология - описывает реальное рас- положение и связи между узлами сети. Логическая топология описывает прохожде- ние сигнала в рамках физической топологии. проводников. Подразделяется на: информационную описывает направление потоков информации, передаваемых по сети; и управления обменом это принцип передачи права на пользование сетью. Классификация по типу сетевой топологии

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей 25 Классификация по типу сетевой топологии Выделяют 3 базовых топологии: Шина Звезда Кольцо И дополнительные (производные): Дерево Двойное кольцо Решётка Полно связная Ячеистая топология Fat Tree

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей 26 Топология типа шина. Классификация по типу сетевой топологии Классической сетевой топологией шина является стандарт Ethernet- 10Base-5 -толстый и 10Base-2-тонкий Ethernet. Используется общий коаксиальный кабель, к которому по электрической схеме «ИЛИ» подключаются все компьютеры. На концах терминаторы.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей 27 Топология типа шина. Работа в сети. Передаваемое сообщение распро- страняется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его, в противном случае игнорирует. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных от разных машин, применяется либо контроль «несущего» сигнала, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям. Классификация по типу сетевой топологии

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей 28 Рис Топология шина –«Тонкий Ethernet» 10Base-2 Классификация по типу сетевой топологии Существует ограничения на длину связи между первым и последним узлами. Например, технология Ethernet 10Base-2 позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров. Для построения большой сети, её разбивают на сегменты, каждый допустимой длины. Сегменты соединяются между собой повторителями сигналов, которые усиливают и восстанавливают ослабленный сигнал.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 29 По типу сетевой топологии (Шина)

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей 30 Достоинства топологии шина: Небольшое время установки сети; Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств); Простота настройки; Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети; Недостатки Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью останавливает работу всей сети; Сложная локализация неисправностей; С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети. Классификация по типу сетевой топологии

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 31 По типу сетевой топологии (Звезда) Звезда базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор, коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево").

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 32 По типу сетевой топологии (Звезда)

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 33 По типу сетевой топологии (Звезда) Работа в сети. Данные (пакеты), поступают на концентратор, а тот направляет на все порты. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если одновременно приходят два пакета, обе посылки аннулируются и через случайный промежуток времени повторяются. В коммутаторе этот недостаток отсутствует. Он передает лишь на определенный порт - получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 34 По типу сетевой топологии (Звезда) Достоинства 1. выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом; 2. хорошая масштабируемость сети; 3.лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети; 4. высокая производительность сети; 5. гибкие возможности администрирования Недостатки 1. Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом; 2. Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий; 3. Конечное число рабочих станций в ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 35 По типу сетевой топологии (Кольцо) Кольцо базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 36 По типу сетевой топологии (Кольцо) В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и пере направляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2-10 байт во избежание затухания) и передает его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передает дальше. По пути, проложенном маркером, передаются данные.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 37 По типу сетевой топологии (Кольцо) Достоинства 1. Простота установки; 2. Практически полное отсутствие дополнительного оборудования; 3. Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий. Недостатки 1. Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети; 2. Сложность конфигурирования и настройки; 3. Сложность поиска неисправностей;

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 38 По типу сетевой топологии (Кольцо) Применение Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях FDDI. FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface распределённый волоконный интерфейс данных) стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей. В качестве среды передачи данных в FDDI рекомендуется использовать оптоволоконный кабель, однако можно использовать и медный кабель в таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface).

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 39 По типу сетевой топологии (Кольцо - Token ring) Token ring «маркерное кольцо», архитектура кольцевой сети с маркерным доступом в сеть По кольцу от компьютера к компьютеру передается специальный блок данных, называемый маркером (token). Когда какой-либо станции требуется передача данных, маркер ею модифицируется и больше не распознается другими станциями, как спецблок, пока не дойдёт до адресата. Адресат принимает данные и запускает новый маркер по кольцу. На случай потери маркера или хождения данных, адресат которых не находится, в сети присутствует машина со специальными полномочиями, умеющая удалять безадресные данные и запускать новый маркер.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 40 С етевая топология Решётка Решётка понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Одномерная «решётка» это цепь, соединяющая два внешних узла (имеющие лишь одного соседа) через некоторое количество внутренних (у которых по два соседа слева и справа). При соединении обоих внешних узлов получается топология «кольцо». Внешний узел

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 41 По типу сетевой топологии (Смешанная топология ) Смешанная топология топология преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети).

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 42 По типу сетевой топологии (Полносвязная топология) Полносвязная топология компьютерной сети - когда каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 43 По функциональному назначению 1. Сети хранения данных 2. Серверные фермы 3. Сети управления процессом 4. Сети SOHO Сеть хранения данных (Storage Area Network) (SAN)представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические накопители к серверам.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 44 По функциональному назначению (СХД) NAS (network attached storage) сетевая система хранения данных. По сути, представляет собой один компьютер с некоторым дисковым массивом, подключенный к сети (обычно локальной) и поддерживающий работу по принятым в ней протоколам. Часто диски в NAS объединены в RAID массив. Несколько таких компьютеров могут быть объединены в одну систему. Серверная ферма это ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое. Один из видов серверной фермы определяет метакомпьютерная обработка. Серверная ферма является ядром крупного центра обработки данных -ЦОД

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 45 По функциональному назначению (Сеть SOHO) Сеть SOHO ( Small Office, Home Office) локальная компьютерная сеть. Сеть обычно представлена одним кабинетом или комнатой. В сети используются сетевые коммутаторы Ethernet или повторители и кабель 5-той категории, или беспроводная сеть Wi-Fi.. SOHO название сегмента рынка электроники, предназначенного для домашнего использования. По сетевым ОС 1. На основе Windows 2. На основе UNIX 3. На основе NetWare 4.Смешанные

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 46 По сетевым ОС UNIX группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем. Отличительные признаки UNIX-систем : 1. использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой; 2. широкое применение утилит, запускаемых в командной строке; 3. взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства терминала; 4. представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов; 5. использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

Курс Лекций: «Аппаратное и программное обеспечение ЭВМ и сетей Тема 2. Общие принц-ы постро-я информ-х сетей. Классификация информационных сетей. 47 По сетевым ОС NetWare сетевая ОС и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами- клиентами, подключёнными к сети. Операция система NetWare создана компанией Novell. NetWare является закрытой операционной системой, использующей кооперативную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежит стек протоколов Xerox XNS. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX. NetWare является одним из семейств XNS-систем.