Компьютерные сети

© К.Ю. Поляков, 2007-2009

2

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть – это группа компьютеров, соединённых линиями связи:

• электрические кабели
• телефонная линия
• оптоволоконный кабель (оптическое волокно)
• радиосвязь (беспроводные сети, WiFi)

Что приобрели?

• совместное использование ресурсов (данные, программы, внешние устройства)
• электронная почта
• быстрый обмен информацией между компьютерами

Что потеряли?

• финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
• снижение безопасности (вирусы, шпионаж)
• нужен специалист по обслуживанию (системный администратор)

3

Обязанности системного администратора

• разграничение прав доступа пользователей к ресурсам сети
• обеспечение защиты информации
• предотвращение потери данных в случае сбоя электропитания (рекомендуется использовать источники бесперебойного питания)
• периодическое копирование и архивирование данных – для этого используют дополнительные винчестеры (зеркальные, RAID-массивы), стримеры, DVD
• замена оборудования в случае выхода из строя сервера или рабочей станции

4

Типы сетей

Локальные (LAN = Local Area Network) – соединяют компьютеры в одном или нескольких соседних зданиях.

Корпоративные – соединяют компьютеры одной фирмы, возможно в разных городах.

Муниципальные (общегородские) – сети органов управления (милиция, паспортный стол, и т.д.).

Глобальные (общемировые), например, Интернет.

5

Локальные сети

1. Одноранговые сети

все компьютеры равноправны

Операционные системы: �Windows 3.11 / 95 / 98 / 2000 / XP / Vista / 7

• Сети с выделенным сервером

Сервер – компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства) в общее использование.

• файловый сервер
• сервер печати
• почтовый сервер

Клиент – компьютер, пользующийся услугами сервера.

Операционные системы для серверов: �Windows 2003 Server / 2008 Server, �Linux, UNIX

6

Технология «клиент-сервер»

Клиент

• посылает запрос с заданием
• выводит на экран ответ, полученный �от сервера

Сервер

• принимает запросы от клиентов и ставит их в очередь
• выполняет задание
• посылает ответ с результатами

• вся обработка данных – на сервере, РС могу быть маломощными
• дешевле модернизация
• меньше нагрузка на сеть (передаются только нужные данные)
• защита устанавливается на сервере (в одном месте)

• финансовые затраты (техника, программное обеспечение)
• сложная настройка сервера

ответ

запрос

сервер

рабочая�станция

7

Схема (топология) «общая шина»

сервер

Рабочая Станция

терминатор

• простота, малый расход кабеля
• легко подключать рабочие станции
• при выходе из строя РС сеть работает

• при разрыве шины сеть выходит из строя
• низкий уровень безопасности
• один канал связи, передача по очереди
• возможны конфликты (одновременная передача данных)
• сложно искать неисправности (непонятно, кто "завесил" сеть)
• длина шины ограничена (затухание сигнала)

шина

8

Схема «звезда»

сервер

РС

РС

РС

РС

РС

• единый центр управления, конфликты невозможны
• высокий уровень безопасности (всё идет через сервер)
• на каждой линии только 2 компьютера – проще обмен данными
• обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети
• все точки подключение собраны в одном месте (проще ремонт)

• если сервер вышел из строя, сеть не работает
• большой расход кабеля
• ограничение количества клиентов (8 или 16)
• размер ограничен

9

Пассивная «звезда»

хаб

(свитч)

РС

РС

РС

РС

сервер

• нет центрального компьютера (безопасность???)
• если хаб вышел из строя, сеть не работает
• большой расход кабеля

• обрыв кабеля и выход из строя РС не влияет на работу сети
• все точки подключение собраны в месте (проще ремонт)
• можно наращивать размер (цепочка хабов)

10

Схема «кольцо»

РС

РС

РС

РС

сервер

РС

• при выходе из строя любого компьютера или разрыве линии сеть не работает
• низкая безопасность
• скорость передачи данных падает при увеличении размеров сети
• сложно подключать новую РС

• размер сети до 20 км

11

Смешанные схемы

Звездно-шинная

Звездно-кольцевая

хаб

12

Обмен данными в сетях

Протокол – это набор соглашений и правил, определяющих порядок обмена данными в сети.

В сетях, подключенных к Интернету – протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)

Разбивка на пакеты (до 1,5 Кб):

Контрольная сумма: вычисляется по данным с помощью специального алгоритма.

CRC = Cyclic Redundancy Check

13

Аппаратура для построения сетей

• Сетевые карты (сетевые адаптеры)

​

​

​

• Сетевые кабели
• коаксиальный
• «витая пара»
• оптоволоконный

изоляция

проводник (медь)

проводник

оболочка (стекло)

оболочка �(пластик)

основное �волокно (стекло)

14

Аппаратура для построения сетей

• Хабы (концентраторы) – дублируют полученные данные на все порты.

​

​

​

• Свитчи (коммутирующие хабы, коммутаторы) – передают полученные данные только адресату.

15

Связи между сетями

Мост (bridge) соединяет две локальные сети. Работает как свитч, но имеет свой процессор.

мост

Маршрутизатор (router) пересылает пакеты по специальным правилам – таблицам маршрутизации (из локальной сети в Интернет). Определение кратчайшего пути, обход поврежденных участков.

Вариант: компьютер с двумя сетевыми картами.

… или компьютер

16

Связи между сетями

Шлюз (gateway) – служит для соединения сетей с разными протоколами (сеть персональных компьютеров и аппаратура).

шлюз

17

Беспроводные сети

Каналы связи:

• радиосвязь, обычно до 100 м (11 Мбит/c, 54 Мбит/с)
• инфракрасное излучение (5-10 Мбит/с)
• инфракрасные лазеры (до 100 Мбит/с)

• проблемы совместимости с другими радиоисточниками
• низкая безопасность обмена данными
• слабая помехозащищенность

• не нужно прокладывать кабель
• удобно для пользователей с ноутбуками
• дальняя связь – до нескольких тысяч километров

Технология WiFi (Wireless Fidelity)

точка доступа

до 50 компьютеров

18

Дальняя беспроводная связь

Точка-точка – объединение двух сегментов сети с помощью радиосвязи (направленные антенны).

Звезда – объединение нескольких сегментов сети

19

Конец фильма