Конспект лекций по дисциплине информатика для студентов заочного отделения

Вид материала

Конспект

Содержание 7. Назначение и основные возможности компьютерных сетей Компьютерная сеть Программное обеспечение Сервер представляет собой высокопроизводительный компьютер Региональная сеть Глобальная сеть

Подобный материал:

• Краткий конспект лекций по дисциплине «Основы лесоводства и лесной таксации» Для студентов, 923.35kb.
• Конспект лекций Для специальности -100100 з/о сокращенной формы обучения Киров 2002, 1277.87kb.
• Учебно-методический комплекс по дисциплине «теория и методика преподавания информатики», 378.57kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы №2 по дисциплине Информатика, 278.17kb.
• Опорный конспект лекций и методические указания для выполнения контрольной работы для, 931.78kb.
• Методические указания и вопросы контрольной работы По дисциплине «Средства измерения, 313.48kb.
• Методические указания по выполнению контрольной работы №1 по дисциплине Информатика, 390.61kb.
• Конспект лекций по разделу "Трехфазные цепи", 122.38kb.
• Конспект лекций по курсу "Информатика и использование компьютерных технологий в образовании", 1797.24kb.
• Конспект лекций для студентов по специальности i-25 01 08 «Бухгалтерский учет, анализ, 2183.7kb.

7. Назначение и основные возможности компьютерных сетей

Общие сведения

Компьютерные сети создаются, чтобы интегрировать информационные, программные и технические ресурсы многих (возможно сильно удаленных друг от друга) компьютеров в единое целое и обеспечить пользователям этих компьютеров простой и удобный доступ к этим объединенным ресурсам.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, между которыми возможен информационный обмен посредством каналов передачи информации, именуемых каналами связи, и оснащенных специальным программным обеспечением, организующим взаимодействие компьютеров между собой.

В качестве каналов связи наиболее часто используются:

• коаксиальный кабель;
  
• выделенная «витая пара»;
  
• телефонные линии связи;
  
• оптоволоконный кабель.
  

Кроме указанных каналов связи используются беспроводные каналы связи; обычно это спутниковая связь, посредством радиоканалов.

Важными характеристиками каналов связи являются скорость передачи данных и надежность их передачи.

Программное обеспечение, организующее работу сети, не находится на каком-то одном конкретном компьютере. Оно распределено между разными компьютерами и его компоненты выполняют определенные функции в зависимости от роли данного компьютера в сети.

Пользователям сети важно иметь доступ со своих компьютеров к ресурсам других компьютеров сети. Компьютер сети, предоставляющий свои ресурсы, принято называть сервером, а компьютер, использующий эти ресурсы, - клиентом.

С учетом этого, сетевое программное обеспечение включает в свой состав следующие две основные компоненты:

• сетевую операционную систему, которая устанавливается на сервере, управляет как его работой, так и работой всей сети;
  
• клиентскую часть, находящуюся на компьютере-клиенте и обеспечивающую взаимодействие с сервером.
  

Сервер представляет собой высокопроизводительный компьютер, на нем устанавливается сетевая операционная система и подключаются все разделяемые ресурсы, например, сетевые диски, принтеры и др. Посредством сетевого кабеля через специальное устройство, называемое концентратором, к нему подключаются обслуживаемые им компьютеры, называемые рабочими стациями.

На сервер возлагаются разнообразные задачи управления ресурсами сети, включая доступ к сетевым дискам, принтерам, модемам. Здесь могут храниться общие базы данных и определяться права доступа к ним пользователей.

Сеть с такой организацией принято называть «сетью с выделенным сервером».

Другой способ (более простой и дешевый) способ организации сети – это «одноранговая сеть».

Для создания такой сети требуется минимальное дополнительное оборудование. Здесь все объединяемые компьютеры равноправны. Нет компьютера, называемого сервером и служащего для хранения информации, управления сетевыми ресурсами и администрирования прав пользователей. Каждый компьютер может одновременно, как предоставлять свои ресурсы другим компьютерам, так и использовать ресурсы этих компьютеров.

По сравнению с сетью, имеющей выделенный сервер, одноранговая сеть имеет ряд недостатков: более низкое быстродействие и надежность работы; здесь труднее обеспечить конфиденциальность и надежность хранения информации.


Основные возможности работы пользователей в компьютерной сети

Работая в сети, пользователь может:

• со своего компьютера копировать файлы, размещенные на других компьютерах сети;
  
• со своего компьютера (как с удаленного терминала) работать на другом компьютере;
  
• запускать программу на своем компьютере, которая будет оперировать с данными, хранящимися на другом компьютере;
  
• со своего компьютера использовать устройства (например, принтер), размещенные на другом компьютере.
  

Классы компьютерных сетей

Компьютерные сети принято подразделять на следующие три класса:

• локальные;
  
• региональные;
  
• глобальные.
  

Локальная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (протяженностью 2 – 2,5 км.). К классу таких сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков и т.п.

Они создаются на базе сети с одним или несколькими серверами. Управление такой сетью обычно возлагается на администратора, одной из задач которого является наделение правами доступа к данным и сетевым ресурсам отдельных пользователей.

Локальные сети позволяют организовать совместное использование дорогостоящей аппаратуры и распределенную обработку данных на нескольких компьютерах. Это дает значительную экономию материальных ресурсов и ускорение процесса обработки и обмена информацией.

Региональная сеть связывает абонентов, находящихся на значительном расстоянии друг от друга (десятки – сотни км.), между которыми необходимо организовать постоянный обмен большими потоками информации. Это может быть сеть в рамках крупного города (мегаполиса), экономического района и т.п.

Такие сети называют еще территориальными или распределенными компьютерными сетями; они создаются в целях объединения информационных и других ресурсов многих компьютеров.

Глобальная сеть связывает абонентов, расположенных в разных странах мира и, возможно, на различных континентах. К числу таких сетей относится Интернет.

В глобальных сетях компьютеры, ресурсы которых необходимо объединить, могут находиться на очень больших расстояниях и здесь для обмена данными нельзя обойтись простыми кабельными соединениями. В таких сетях для передачи данных нередко используется спутниковая связь.

При передаче данных на большие расстояния могут возникать потери и искажения информации. Чтобы избежать этого при проектировании глобальных сетей разрабатываются специальные соглашения - протоколы, строго регламентирующие все процедуры обмена информацией в сети.

Эти протоколы закладываются непосредственно в алгоритмы сетевого программного обеспечения и специальные управляющие программы организуют обмен таким образом, чтобы посланные в сети данные дошли до компьютера-получателя в полном и неискаженном виде.


Основные топологии локальных компьютерных сетей

Под топологией понимают способ размещения компьютеров в сети и организации связей между ними.

Обычно используют следующие три базовые топологии:

• звезда;
  
• кольцо;
  
• шина.
  

В случае топологии звезда все компьютеры сети (ПК) как рабочие станции, так и серверы соединяются отдельными каналами связи с центральным узлом коммутации (ЦУК), который и организует обмен данными между компьютерами.



ПК ПК







ЦУК







ПК ПК


Достоинства:

• высокая надежность (выход из строя одного ПК или одного канала связи не отражается на работе других ПК);
  
• простата расширения (просто добавляется еще один ПК и соответствующий канал связи).
  

Недостатки:

• выход из строя ЦУК полностью прекращает работу всей сети;
  
• расходы на создание такой сети достаточно высокие.
  

В случае топологии кольцо связь между компьютерами сети (ПК) осуществляется с помощью кабельной системы, имеющей форму замкнутого круга. Информация от компьютеров сети передается по этому кольцу, но каждый компьютер распознает и получает сообщения, адресованные только ему.





ПК ПК













ПК ПК


Достоинства:

• простота развертывания сети;
  
• простота расширения сети.
  

Недостаток:

• выход из строя всей сети при выходе из строя кольцевого кабеля.
  

В случае топологии шина компьютеры сети соединяются посредством одного кабеля. Данные от любого компьютера доступны всем другим компьютерам, но воспринимаются тем компьютером, которому они адресованы. В каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.





ПК ПК ПК ПК







Достоинства:

• низкие расходы на создание сети (благодаря простоте);
  
• простота расширения.
  

Недостатки:

• невысокая надежность;
  
• уменьшение пропускной способности при значительных объемах данных.
  

Комбинированные топологии

Возможно комбинирование базовых топологий в рамках одной сети. Наиболее часто используются следующие комбинированные топологии:

• звезда-кольцо;
  
• звезда-шина.
  

В случае топологии звезда-кольцо несколько звездообразных сетей соединяют в кольцо своими центральными узлами коммутации. Аналогично, при топологии звезда-шина имеет место объединение нескольких звездообразных сетей с помощью магистральной шины.


Сеть Интернет

Сеть Интернет – это всемирная глобальная компьютерная сеть, объединяющая в себе множество более мелких сетей и отдельных компьютеров в разных странах мира. Основными «ячейками» Интернет являются локальные сети многочисленных компаний и организаций.

Кроме того, в состав сети Интернет входит множество узлов, содержащих серверы и коммутационное оборудование. Управляет таким узлом его собственник – организация, называемая провайдером. Назначение таких узлов – обеспечивать доступ к Интернет локальным сетям различных фирм и организаций, а также компьютерам частных лиц.


Адресация компьютеров в сети Интернет

Для однозначной идентификации компьютера в сети Интернет используется его IP-адрес (от английских слов Internet Protocol – межсетевой протокол).

IP-адрес состоит из четырех групп десятичных цифр, разделенных точками. Например:

144.206.136.10

В этом адресе:

144.206 - адрес сети;

136 - адрес подсети;

10 - адрес WWW-сервера Курчатовского института атомной энергии.

Для обработки на компьютерах такие адреса переводятся в двоичные коды и занимают в памяти 4 байта (32 бита). Для кодирования каждой десятичной цифры отводится 1 байт (8 бит).

Например, в двоичной форме приведенный выше IP-адрес имеет вид:

10010000.11001110.10001000.00001010

В настоящее время уже появились и используются более длинные IP-адреса, содержащие 256 бит.

IP-адрес назначается провайдером с учетом места подключения компьютера к сети. Если положение компьютера по отношению к узлам сети меняется, меняется и его IP-адрес.

Доменная система имен

IP-адреса хорошо понимаются и легко обрабатываются компьютерами, но очень неудобны для использования человеком (трудно запоминать и использовать в качестве адресов в Интернет числовые коды).

Поэтому применяется еще другой способ адресации компьютеров к Интернет, основанный на использовании так называемой доменной системы имен (Domain Naming System – DNS).

В этой системе адрес компьютера в сети задается последовательностью символических имен (доменов) разделяемых точками. Сначала указывается имя компьютера, затем домен, в который входит данный компьютер, затем домен, в который входит предыдущий домен и т.д.

Пример:

mail.mpei.ac.ru

Здесь:

mail – имя сервера электронной почты;

mpei – домен компьютеров МЭИ;

ac – домен, объединяющий домены учебных заведений и научных организаций;

ru – домен, включающий все домены России.

Последнее (самое правое) имя – это домен самого верхнего уровня. Обычно это сокращенное название страны, где находится данный компьютер. Примерами таких названий могут служить:

ca – Канада;

gr - Греция;

uk – Великобритания;

fr – Франция

и т.п.

Особенность для США. Здесь для доменов верхнего уровня используются следующие обозначения:

gov – правительственные учреждения;

edu – учебные заведения;

mil – военные учреждения;

com – коммерческие организации;

net – организации, отвечающие за разработку и поддержку компьютерных сетей;

org – прочие организации.


Адресация пользователей на компьютерах сети

Для однозначной идентификации пользователей в сети Интернет используются адреса вида:

имя пользователя @ доменный адрес компьютера

Например:

NоvikovAM@mail.mpei.ac.ru


Организация взаимодействия между программами в сети Интернет

Основывается на концепции, получившей название «клиент-сервер», суть которой состоит в следующем.

Программа, предоставляющая какие-либо услуги, называется сервером, а программа, использующая эти услуги, называется клиентом.

Клиент находится на компьютере пользователя, а сервер – на соответствующем сервере сети.

Сервер по командам клиента выполняет определенные действия, предоставляя услуги клиенту. Например, находит у себя на компьютере и пересылает запрошенный файл. Для предоставления услуг по такой схеме необходима слаженная работа обеих указанных программ.

По такой схеме осуществляются почти все основные виды услуг в сети Интернет. Для каждого вида услуг в Интернет определяется свой протокол взаимодействия между клиентом и сервером.


Основные виды услуг в сети Интернет

Удаленный доступ (telnet)

Это такой режим работы, в котором компьютер пользователя эмулирует терминал (клавиатуру, мышь, монитор) удаленного компьютера и пользователь может делать все то (или почти все), что можно делать, работая за тем удаленным компьютером. Сидя, например, в Москве, можно работать на мощном компьютере в США так, как если бы он стоял рядом.

Передача файлов (ftp)

Эта служба Интернет позволяет подключаться к компьютерам сети, называемым ftp-серверами, просматривать их папки и пересылать к себе на компьютер (копировать) нужные файлы (программы, документы, библиотеки компьютерных изображений и многое другое).

Ftp – это сокращение английских слов File Transfer Protocol, т.е. протокол передачи файлов.

Электронная почта (E-mail)

Эта служба позволяет пользователям сети Интернет обмениваться между собой письменными сообщениями. Каждый пользователь сети, использующий E-mail, имеет свой адрес (смотри выше раздел «Адресация пользователей на компьютерах сети»), который указывается в отправляемых ему письмах.

При необходимости к отправляемому письму можно присоединять любые файлы (текстовые, графические и т.п.). Эту возможность можно рассматривать как аналог пересылки бандеролей по обычной почте.

Телеконференции (UseNet)

Данная служба Интернет позволяет пользователям сети объединяться в группы с целью обмена между собой информацией по определенной тематике. Каждая такая группа имеет свой электронный адрес и любой участник может направлять сообщения всем остальным участникам данной группы (данной телеконференции).

Таких групп в настоящее время очень много. Они организованы в виде категорий и подкатегорий.

Диалоговое общение (IRC, ICQ)

Эти средства обеспечивают возможность общения пользователей сети Интернет в реальном масштабе времени. Информация, набираемая одним пользователем, практически без задержки воспроизводится на экране компьютера другого пользователя.

Имеется возможность передавать не только текстовые сообщения, но и аудио и видео информацию.


Всемирная паутина (WWW – World Wide Web)

Это наиболее развитая информационная служба Интернет. Она позволяет пользователям сети получать различные документы, содержащие текстовую, графическую, аудио и видео информацию.

Посредством WWW можно обращаться к разнообразным информационным источникам, слушать музыку, смотреть видеофильмы.

Адресация информационных ресурсов в Интернет

Для указания нужного информационного ресурса (файла) в Интернет используются URL-адреса. Сокращение URL означает Uniform Resource Locator – универсальный определитель ресурса.

URL-адрес имеет следующий формат: