��Компьютерные сети�MAC-адрес и IP-адрес

Раздел 9.4В - Компьютерные сети и искусственный интеллект

Цели урока

• 9.5.1.1 объяснять назначение MAC-адреса;
• 9.5.1.2 объяснять назначение IP-адреса.
• 9.5.1.3 объяснять принципы организации компьютерных сетей;
• 9.5.1.4 описывать компоненты сети и их назначение: сетевая карта, коммутатор, концентратор, маршрутизатор;

Топология

• Компьютеры могут быть соединены друг с другом с помощью проводного или беспроводного устройства. Мы используем сети для обмена файлами, веб-страницами и загрузки игр. Существуют различные способы соединения компьютеров в сеть. Они называются топологиями.

Топология «Звезда»

В звездной топологии все компьютеры подсоединяются к одному центральному устройству. Таким образом вся информация проходит через него. В роли данного устройства чаще всего выступает концентратор (hub/хаб). Концентратор получает информацию и перенаправляет ее тому, кому она была предназначена. Ты можешь обнаружить концентратор по мигающим лампочкам в устройстве. Если прервется соединение между компьютером и хабом, то сама сеть не прекратит свою работу. Но если хаб выйдет из строя, то все остальные соединения будут прерваны: такая сеть имеет единственную точку отказа.

Топология «Звезда»

Топология «Шина»

• В шинной топологии все компьютеры подключаются с помощью одного кабеля. Если происходит обрыв кабеля, то вся система перестает функционировать. Но если выйдет из строя сеть только на одном компьютере, остальная часть сети продолжит работу. Система ограничена длиной ее основного кабеля.

Топология «Кольцо»

• В этой топологии каждый компьютер соединен с двумя другими в форме кольца: от одного он только получает информацию, а другому только передает. Не требует дополнительных устройств, таких, как свич.

• Основной принцип организации локальной сети заключается в том, что все рабочие станции сети должны быть оборудованы сетевыми картами и соединены между собой специальными устройствами, которые обеспечат передачу информации. К таким устройствам относятся концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, точки доступа и др.

​

Принципы организации компьютерных сетей

• Концентратор передает данные на все устройства в сети, что перегружает сеть, так как данные доставляются на каждый персональный компьютер. Кроме этого, существует угроза неразрешенного доступа к информации и возможность ее хищения, данные доступны всем компьютерам сети. Концентратор не может контролировать трафик данных. Сегодня концентраторы практически не используются для организации сети. Однако данное устройство вполне подойдет для подключения нескольких игровых приставок для игры с использованием проводной локальной сети. Коммутатор выполняет ту же роль, что и концентратор, но он более эффективный, поскольку хранит MAC-адреса устройств в сети, фильтрует и отправляет пакеты с данными по нужному адресу. Это делает отправку данных более эффективной. Другими словами, сетевой адаптер получает свои пакеты, доставленные на коммутатор, независимо от другого сетевого адаптера, подключенного к этому коммутатору, что уменьшает нагрузку сети и обеспечивает более высокую пропускную способность. Если, например, в сетевой игре много данных, передаваемых между компьютерами, то переключение может уменьшить задержку. Коммутатор снижает энергопотребление сети и повышает ее производительность. Но стоит такое устройство дороже, чем концентратор.

Маршрутизатор

В офисе имеется три персональных компьютера и пять ноутбуков. Системному администратору необходимо создать локальную сеть и обеспечить выход в сеть Интернет всем устройствам. В данном случае устройство маршрутизатор позволит решить задачу системного администратора – объединить все устройства и обеспечить соединение с сетью Интернет. В отличие от коммутатора и концентратора, которые имеют только один сетевой интерфейс LAN и используются для организации локальных сетей, маршрутизатор имеет встроенный ADSL-модем, а беспроводные маршрутизаторы имеют встроенную Wi-Fi точку доступа.

Маршрутизатор

• Маршрутизатор (англ. Router) – это более сложное многофункциональное устройство, которое обычно включает в себя возможности концентраторов и коммутаторов. Маршрутизаторы имеют WAN-порт (1), или ADSL-порт, для подключения кабеля провайдера и до четырех портов LAN(2) для подсоединения сетевых устройств по технологии Ethernet.
• Если количество подключаемых устройств не превышает количество портов на маршрутизаторе, то он оказывается единственным компонентом, который необходим для развертки локальной сети.

• Маршрутизаторы отфильтровывают сетевой трафик по определенному протоколу, а не по адресу пакета.

• Маршрутизаторы делят сети логически, а не физически.

• В более сложных сетях общая эффективность повышается за счет использования маршрутизаторов.

• Маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации, которые содержат информацию об известных маршрутизатору сетях и IP-адресах, на которые необходимо отправлять пакеты. При подключении устройств к сети, которая использует интернет-протокол для связи, каждому устройству автоматически присваивается уникальный IP-адрес (англ. Internet Protocol Address). IP-адрес состоит из двух частей: сеть и узел.
• Сеть – это та часть IP, которая не меняется во всей сети, и все адреса узлов (хостов) сети начинаются с номера сети.
• Узел – это изменяющаяся часть IP-адреса. Каждое устройство имеет свой уникальный адрес в сети.
• Существует два вида IP-адресов: динамический и статический.
• Статический IP-адрес закреплен за пользователем сети и при подключении устройства к сети не изменяется.
• Динамический IP-адрес, наоборот, изменяется при каждом подключении к сети. Это необходимо потому, что чаще всего у провайдеров набор IP-адресов ограничен, и когда новое устройство подключается к сети, ему выдается свободный IP-адрес.
• IP-адрес выполняет две основные функции: определяет сеть и устройство в сети.

• Метод адресации IP-адреса с использованием четырех наборов цифр называется IPv4. Благодаря увеличению числа подключенных к Интернету устройств IPv4 исчерпал свои адреса. Была представлена новая версия, IPv6, что значительно увеличило число возможных адресов до триллионов.

Вопросы для закрепления темы:

• 1. Перечисли устройства, которые используются для организации работы локальной сети.
• 2. Объясни, как коммутатор определяет, на какое устройство отправить данные.
• 3. Назови команду, которая позволит просмотреть физический адрес компьютера (ОС Windows).
• 4. Сформулируй назначение MAC-адреса. Как ты считаешь, почему MAC-адрес на сетевой карте представлен шестнадцатеричными символами, а не двоичным кодом?
• 5. Объясни различия между устройствами сети: коммутатор и концентратор.
• 6. *Исследуй характеристики, на которые необходимо обращать внимание
• при покупке коммутатора.