Сетевое оборудование
Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование.
Рабочими станциями называются компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи.
Серверы сети — это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.
Выделяют следующие виды сетевого оборудования:
Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами; оптоволоконные и др.).
Сетевые карты (Сетевые интерфейсные адаптеры) – это контроллеры, подключаемые к материнской плате компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.
Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии «звезда», которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.
Для соединения локальных сетей друг с другом используются следующие устройства:
Мосты (Bridge) — устройства сети, которые соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной. Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети.
Мосты передают данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Ниже на рисунке показаны три локальные сети, соединённые двумя мостами. Кроме этого, мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.
Шлюзы (Gateway) — программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации. Шлюз, в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети.
Маршрутизаторы (Router) — стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие порции, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета. Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты могут только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета.
Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) — это программный и/или аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения, реализующий контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией, и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации.
Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры.
Домашние компьютерные сети
В то время как другие типы сетей строятся и поддерживаются инженерами, домашние сети принадлежат обычным домовладельцам, люди часто имеют небольшой или вообще не имеют технического фона. Различные производители производят оборудование широкополосного маршрутизатора, предназначенное для упрощения настройки домашней сети.
Домашний маршрутизатор позволяет устройствам в разных помещениях эффективно обмениваться широкополосным подключением к Интернету, помогает людям более легко делиться своими файлами и принтерами в сети и улучшает общую сетевую безопасность.
Домашние сети увеличили возможности с каждым поколением новых технологий.
Несколько лет назад люди обычно настраивали свою домашнюю сеть, чтобы подключить несколько компьютеров, поделиться некоторыми документами и, возможно, принтером. Теперь для домашних хозяйств обычно есть сетевые игровые консоли, цифровые видеомагнитофоны и смартфоны для потоковой передачи звука и видео.
Системы домашней автоматизации также существуют уже много лет, но в последнее время они также стали популярными с практическими системами управления освещением, цифровыми термостатами и приборами.
2.22. Что такое компьютерная сеть?
|
Компьютерная сеть (англ. Computer NetWork, от net сеть и work работа) совокупность компьютеров, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети. |
Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов
(компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей
(каналов связи). Ветвь сети это путь, соединяющий два смежных узла.
Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной
ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной
ветви, и смежные такие узлы соединены по крайней мере
одним путём, не содержащим никаких других узлов.
Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами.
|
Логический и физический способы соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих объектов, их типы, длины каналов, хотя при проектировании эти факторы очень важны. |
Наиболее распространенные виды топологий сетей:
Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число
промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.
Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и
только две ветви.
Древовидная сеть. Сеть, которая содержит более двух оконечных
узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя
узлами имеется только один путь.
Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один
промежуточный узел.
Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла,
имеющих два или более пути между ними.
Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми
двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети её
архитектура.
|
Архитектура сети это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик. |
Наиболее распространённые архитектуры:
- Ethernet (англ. ether эфир)
широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать
все сообщения. Топология линейная или звездообразная. Скорость
передачи данных 10 или 100 Мбит/сек. - Arcnet (Attached Resource Computer Network
компьютерная сеть соединённых ресурсов) широковещательная сеть.
Физическая топология дерево. Скорость передачи данных 2,5
Мбит/сек. - Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей
маркера) кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан
на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой
уникальной последовательности битов маркера из
смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что
можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока.
Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек. - FDDI (Fiber Distributed Data Interface) сетевая
архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям.
Скорость передачи 100 Мбит/сек. Топология двойное кольцо или
смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей).
Максимальное количество станций в сети 1000. Очень высокая стоимость
оборудования. - АТМ (Asynchronous Transfer Mode) перспективная,
пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных,
видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до
2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.
Кабельные каналы
Таблица 2.3. Проводная сеть
-1-
Витая пара – вид кабеля связи. Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой, покрытых пластиковой оболочкой. Эти кабели используют для сокращения помех. В настоящее время благодаря своей дешевизне и легкости монтажа – самое распространенное решение для построения проводных локальных сетей. Скорость распространения – 1000 Мбит/с.
-2-
Коаксиальный кабель – вид кабеля, используемый в локальных сетях. Представляет собой два цилиндрических медных проводника, разделенных между собой изоляционным материалом или воздухом. Этот тип кабеля устойчивее к помехам, чем витой кабель. Скорость передачи данных – 50–100 Мбит/с. Длина связи доходит до нескольких километров.
-3-
Оптоволоконный – кабель на основе волоконных световодов, предназначенный для передачи оптических сигналов в линиях связи. Ключевой особенностью является высокая степень защиты от помех, не санкционированный доступ извне маловероятен. Скорость передачи данных составляет 3 Гбит/c.
Витая пара
Коаксиальный кабель
Оптоволоконный кабель
Работа в сети Интернет
За время существования Интернета разработано много программ-браузеров, с помощью которых пользователь может получать доступ к самой разнообразной информации, расположенной на многочисленных Web-страницах. Они различаются своими возможностями и постоянно совершенствуются. К нашему времени подавляющее большинство клиентов Интернета использует браузеры Microsoft Edge, Google Chrome или Mozilla Firefox. Все программы-браузеры имеют примерно одинаковые возможности.
Программа Google Chrome является наиболее популярной и позволяет не только просматривать Web-страницы, но и работать со всеми сервисами Интернета и службами самого Google (электронной почтой, сетевыми новостями, облачным хранилищем, видеозаписями и др.).
Основная панель инструментов любого браузера имеет следующие кнопки:
- «Назад» — для перехода к предыдущей загруженной пользователем страницы;
- «Вперед» — для перехода к следующей странице (кнопка становится доступна после одного или нескольких щелчков мышью на кнопке «Назад»)
- «Остановить» — для прерывания связи с текущим узлом и остановки передачи данных;
- «Обновить» — позволяет восстановить информацию в текущем окне, снова загрузив страницу с сервера (применяется тогда, когда что-то на экране имеет нежелательный вид, или если информация на узле восстанавливается очень часто и необходимо пересмотреть самую свежую страницу)
- «Домой» — для перехода к «домашней» странице, с которой вы начинаете навигацию в Интернете;
- «Поиск» — для поиска ресурсов Интернета по введенным словам с помощью поисковых систем;
- «Избранное» — для накопления интересных страниц и удобного доступа к ним;
- «Журнал» — для поиска и выбора страниц, к которым обращались во время предыдущих сеансов работы с программой браузера;
- «Печать» — для распечатки содержимого текущего окна браузера.
Сейчас в сети Интернет по разным оценкам размещено более миллиарда сайтов (Web-страниц). Чтобы облегчить поиск необходимых данных, создаются специальные поисковые серверы , которые собирают и хранят характеристики документов в своих базах данных. При обращении к поисковому серверу открывается страница, содержащая каталоги новостей по различным темам (наука, спорт, погода, политика и т. д.) и элементы для контекстного поиска. Благодаря каталогам можно вести направленный поиск необходимых данных, просматривая их содержимое.
Кроме этого, поисковые системы выполняют контекстный поиск, то есть поиск по содержанию документов, используя собственные базы данных. На странице есть специальное поле, в котором задается запрос: ключевые слова для поиска или их комбинация с использованием логических операторов «И» ( «+»), «ИЛИ» ( «,»), «НЕТ» ( «-«) и др . В ответ на запрос предлагается список документов со ссылками на соответствующий адрес с объяснением и / или короткой аннотацией документа.
Качество поиска и количество найденных документов во многом зависят от корректности запроса и объема базы данных поисковой системы, например, они будут отличаться для запросов «МЕНЕДЖМЕНТ» и «МЕНЕДЖМЕНТ + ПРЕДПРИЯТИЕ». На странице поиска обычно доступна справка по составлению запроса, с которой целесообразно познакомиться перед поиском.
С целью проведения первичного поиска на конкретную тему целесообразно использовать поисковые каталоги . Для специалистов, хорошо знакомых с ресурсами сети Интернет в своей области, полезным является поиск по ключевым словам. Самыми популярными являются такие поисковые серверы:
- www.yandex.ru
- www.google.com
- www.rambler.ru
Поисковые серверы связаны между собой. Специальные программы-спайдеры (пауки) постоянно просматривают узлы, корректируя собственные базы данных. Оперативность их работы обеспечивается за счет быстродействующей аппаратуры. Так, поисковый сервер google сканирует миллионы cтраниц в сутки.
Для многих пользователей поисковые серверы являются отправной точкой для работы в сети. Это привело к превращению простых поисковых систем в порталы — универсальные сетевые ресурсы, имеющие широкий набор сервисов и облегчающие навигацию по сети. Они содержат поисковую машину, каталог ресурсов, почтовую систему, службу новостей и тому подобное.
Компьютерные сети для бизнеса
В средах малого и домашнего офиса (SOHO) используются аналогичные технологии, которые можно найти в домашних сетях. Компании часто имеют дополнительную связь, хранение данных и требования безопасности, которые требуют расширения своих сетей по-разному, особенно по мере роста бизнеса.
В то время как домашняя сеть обычно функционирует как одна локальная сеть, бизнес-сеть имеет тенденцию содержать несколько локальных сетей. Компании со зданиями в нескольких местах используют широкополосные сети для объединения этих филиалов.
Хотя они также доступны и используются некоторыми домохозяйствами, технологии передачи голоса по IP, а также технологии хранения и резервного копирования в сети широко распространены в бизнесе. Более крупные компании также поддерживают собственные внутренние веб-сайты, называемые интрасетями, чтобы помочь с деловым сообществом сотрудников.
Сеть и Интернет
Популярность компьютерных сетей резко возросла благодаря созданию World Wide Web (WWW) в 1990-х годах. Публичные веб-сайты, системы обмена файлами с одноранговой связью (P2P) и различные другие службы, запущенные на интернет-серверах по всему миру.
Чем отличается концентратор от коммутатора
Концентратор и коммутатор относятся к разным типам активного сетевого оборудования,
которое используется для соединения устройств сети. Они различаются способом
передачи в сеть поступающих данных (трафика).
Концентраторы
Термин «концентратор» иногда
используется для обозначения любого сетевого
устройства, которое служит для объединения ПК
сети, но на самом деле концентратор — это
многопортовый повторитель. Устройства подобного
типа просто передают (повторяют) всю информацию,
которую они получают — то есть все устройства,
подключенные к портам концентратора, получают
одну и ту же информацию.
Концентраторы используются для расширения сети. Однако чрезмерное увлечение
концентраторами может привести к большому количеству ненужного трафика, который
поступает на сетевые устройства. Ведь концентраторы передают трафик в сеть,
не определяя реальный пункт назначения данных. ПК, которые получают пакеты данных,
используют адреса назначения, имеющиеся в каждом пакете, для определения, предназначен
ли пакет им или нет. В небольших сетях это не является проблемой, но даже в
сетях среднего размера с интенсивным трафиком следует использовать коммутаторы,
которые минимизируют количество необязательного трафика.
Коммутаторы
Коммутаторы контролируют сетевой
трафик и управляют его движением, анализируя
адреса назначения каждого пакета. Коммутатор
знает, какие устройства соединены с его портами,
и направляет пакеты только на необходимые порты.
Это дает возможность одновременно работать с
несколькими портами, расширяя тем самым полосу
пропускания.
Таким образом коммутация уменьшает
количество лишнего трафика, что происходит в тех
случаях, когда одна и та же информация передается
всем портам.
Коммутаторы и концентраторы часто используются в одной и той же сети; концентраторы
расширяют сеть, увеличивая число портов, а коммутаторы разбивают сеть на небольшие,
менее перегруженные сегменты.
Когда следует использовать концентратор или коммутатор
В небольшой сети (до 20 рабочих мест)
концентратор или группа концентраторов вполне
могут справиться с сетевым трафиком. В этом
случае концентратор просто служит для
соединения всех пользователей сети.
В сети большего размера (около 50 пользователей) может появиться необходимость
использовать коммутаторы для разделения сети на сегменты, чтобы уменьшить количество
необязательного трафика. Если вы используете концентратор или коммутатор с индикаторами,
показывающими степень загруженности сети, то, анализируя их показания, можно
сделать определенные выводы. Так, в случае если трафик постоянно велик, следует
использовать коммутатор для разделения сети на сегменты. В случае добавления
в сеть новых концентраторов следует соблюдать правила, ограничивающие количество
непосредственно соединяемых друг с другом концентраторов. Применение коммутаторов
позволяет увеличить число используемых в сети концентраторов и тем самым расширить
сеть.
Настройка сетевой платы.
Процесс настройки сети следует
начать с установки сетевой платы, причем сделать это можно как при установке
самой операционной системы, так и позже, в процессе работы. Если сетевые
адаптеры соответствуют стандарту plug-and-play, при загрузке операционная
система автоматически распознает установленную сетевую плату и осуществляет
настройку.
Если
плата не поддерживает формат plug-and-play , запустите «Панель управления»
и дважды щелкните на пиктограмме «Установка оборудования». Это приведет
к запуску мастера установки оборудования. Щелкнув на кнопке «Далее»,
переходите к диалоговому окну, где Windows предложит осуществить автоматический
поиск новых установленных устройств.
Целесообразно предоставить
операционной системе возможность самой опознать аппаратные средства.
Если это ей удастся, то не придется вручную вводить информацию об устройстве.
Если
Windows не смогла
опознать сетевой адаптер, то его установку и настройку придется выполнить
вручную. После щелчка на кнопке «Далее» будет выведено диалоговое окно в котором
необходимо указать тип устанавливаемого устройства, дважды щелкнув на
строке «Сетевые платы».
В результате этого откроется
следующее диалоговое окно, в котором необходимо выбрать изготовителя и модель
сетевой платы из предложенного списка. Выбор осуществляется щелчком на
соответствующей строке списка. После выбора сетевой платы Windows выводит
диалоговое окно, в котором указываются параметры установленной платы.
Вид и объем выводимой информации
зависит от типа платы. Если сетевая плата опознана в автоматическом режиме,
то параметры, демонстрируемые в диалоговом окне, устанавливаются Windows. Если система не
опознает сетевую карту, то параметрам присваиваются значения по умолчанию,
что довольно часто приводит к конфликтам с другими устройствами. В этом случае
нужно, изменив параметры, устранить конфликты. После этого система производит
установку программного обеспечения, необходимого для работы сетевой платы.
Можно воспользоваться стандартным драйвером, имеющимся на дистрибутивном
диске Windows. Если таковой отсутствует или по какой-либо причине не устраивает
вас, используйте драйвер на диске, поставляемой вместе с адаптером (кнопка
«Установить с диска»).
Глобальные сети
Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.
Глобальная сеть
Городские сети
Не так давно к двум указанным типам сетей добавился еще один – так называемые городские сети (Metropolitan Area Network, MAN). Такие сети предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров и/или локальных сетей, рассредоточенных на территории крупного города (как правило, в радиусе до 100 км), а также для подключения локальных сетей к глобальным. Для построения таких сетей используются достаточно качественные цифровые линии связи, позволяющие осуществлять взаимодействие на относительно высоких по сравнению с глобальными сетями скоростях.
Городская сеть
Интернет
Независимо от того, какую территорию покрывает сеть, какие технологические решения лежат в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин «гиперсеть»), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.
|
|
Интернет как объединенная сеть
В следующих разделах освещены современные концепции сетевого взаимодействия, а также их практические реализации, технически обеспечивающие функционирование сети Интернет.
