Когда речь идет об организации сети, сетевую интерфейсную карту (Network Interface Card - NIC) можно по праву считать самым важным устройством в персональном компьютере. У каждого компьютера в сети (и у сервера, и у клиента) должна быть сетевая плата, обеспечивающая соединение между персональным компьютером и сетевыми носителями Многие современные материнские платы для персональных компьютеров или серверов выпускаются со встроенными сетевыми картами. На старые компьютеры или новые, но без встроенного сетевого интерфейса, сетевую карту приходится устанавливать.

Сетевые интерфейсные карты бывают различных типов в зависимости от используемой сетевой архитектуры (например, Ethernet или Token Ring, о которых речь пойдет в следующей главе). Также сетевые карты отличаются по типу гнезда материнской платы, в которое они вставляются. PCI-карты вставляются в гнездо PCI на материнской плате. ISA-карты вставляются в гнездо ISA.

При выборе сетевой интерфейсной карты необходимо учитывать сетевую архитектуру. Ethernet на сегодняшний день является самой распространенной сетевой архитектурой и используется как в одноранговых, так и в крупных корпоративных сетях. Соединительные устройства для сети Ethernet, например концентраторы, намного дешевле, чем соответствующие устройства, используемые в сетях Token Ring.

Технические характеристики сетевой карты должны быть согласованы с пропускной способностью сети. К примеру, если вы работаете в сети Fast Ethernet (сеть Ethernet, оснащенная быстродействующими коммутаторами), где скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с, сетевая карта для Ethernet, рассчитанная на 10 Мбит/с, вам не подойдет. Вскоре вы узнаете, что большинство новых сетевых интерфейсных карт автоматически переключаются с 10 Мбит/с на 100 Мбит/с (удовлетворяя требованиям как Ethernet, так и Fast Ethernet).

Кроме того, сетевая карта, должна соответствовать пустому расширительному гнезду на материнской компьютера.

1.6.2 Работа с устройствами сетевой связи

В зависимости от топологии сети и типа используемых кабелей для соединения компьютеров, принтеров и прочих устройств в локальную сеть могут понадобиться определенные соединительные устройства. Если приходится расширять локальную сеть или добавлять большое количество новых пользователей, потребуются другие соединительные устройства. Одни из них служат для соединения различных устройств, другие предназначены для усиления информационного сигнала, движущегося по сети, а третьи участвуют в управлении потоком данных.

Обсуждение устройств сетевой связи мы начнем с концентратора, который используется для соединения компьютеров в небольших локальных и даже в одноранговых сетях. Прочие устройства, которые мы будем рассматривать: репитеры, коммутаторы и маршрутизаторы, называются устройствами межсетевого обмена. Межсетевой обмен осуществляется в объединенных локальных сетях - когда посредством специальной технологии локальная сеть расширяется за обычные пределы или когда несколько локальных сетей объединяются в крупную сеть.

Концентраторы

Кон-центраторы, или хабы (Hub), - наиболее распространенные соединительные устройства в локальных сетях (в последнее время их быстро вытесняют недорогие коммутаторы). В локальных сетях они служат центральным соединительным пунктом. В обычном концентраторе нет активных электронных схем, значит, его нельзя использовать для расширения локальной сети. Как правило, он служит для соединения кабелей и передачи информационных сигналов всем компьютерам сети.

Концентраторы используются в сетях с витой парой. Порты концентратора служат точками соединения сетевых устройств. Компьютеры и прочие устройства подключаются к концентратору с помощью отдельных кабелей. Концентраторы отличаются друг от друга по форме, размеру и количеству портов.

Если портов концентратора не хватает, к нему можно подсоединить еще один концентратор (концентраторы соединяются в «гирлянду» посредством короткого соединительного кабеля).

Концентраторы бывают различных форм и размеров и сильно отличаются по цене. Обычно чем больше портов у концентратора, тем выше его цена. Концентраторы, поддерживающие более быстрые варианты Ethernet, такие как Fast Ethernet, стоят дороже.

Репитеры

Репитеры (Repeater) применяются в тех случаях, когда размеры локальной сети превосходят максимальную длину используемого кабеля. Репитер регенерирует сигналы, получаемые от компьютеров и других сетевых устройств, так что целостность сигнала сохраняется на гораздо большем расстоянии, чем позволяют сетевые кабели.

Репитеры не способны направлять сетевой трафик или решать, по какому маршруту будут передаваться данные; это простые устройства, которые всего лишь усиливают получаемый сигнал. Недостаток репитеров заключается в том, что они усиливают не только сигнал, но и помехи. В худших случаях передаваемый ими поток данных невозможно понять из-за шума в линии.

Мост (Bridge) - это устройство межсетевого обмена, позволяющее сохранять пропускную способность в сети. Когда локальная сеть разрастается, поток сетевой информации может превысить пропускную способность сетевой среды. Одна из стратегий сохранения пропускной способности в сети заключается в разбиении сети на сегменты. Эти сегменты соединяются мостами. Мосты обладают большими возможностями, чем концентраторы и репитеры, и даже используют специальное программное обеспечение. Мост способен прочитать МАС-адрес (его еще называют аппаратным адресом, он записан в памяти сетевой карты каждого компьютера в сети) в каждом пакете данных, которые циркулируют по сегментам сети, подключенным к мосту. Зная МАС-адреса в каждом из сегментов сети, мост не пропускает данные, принадлежащие одному сегменту, к остальным сегментам сети, которые им обслуживаются.

Коммутаторы

Коммутатор, или свич (Switch) - это еще одно устройство межсетевого обмена, используемое для управления полосой пропускания в крупной сети. Коммутаторы используются все чаще и чаще, даже в мелких сетях, потому что они позволяют управлять использованием полосы пропускания в сети. Коммутатор управляет потоком данных посредством МАС-адреса, включаемого в каждый пакет данных (он совпадает с МАС-адресом сетевой карты компьютера). Коммутаторы объединяют сети в так называемые виртуальные локальные сети (Virtual local area network - VLAN). Главное достоинство VLAN заключается в том, что она логически объединяет компьютеры в коммуникационную группу, причем эти компьютеры не обязательно должны находиться рядом друг с другом или даже на одном этаже. Значит, в виртуальную локальную сеть можно объединить компьютеры, обслуживающие один и тот же тип пользователей. Например, если инженеры компании сидят в разных концах офисного здания их компьютеры могут быть частью одной виртуальной сети с общей полосой пропускания.

Программное и аппаратное обеспечение коммутаторов используется для передачи пакетов между компьютерами и прочими сетевыми устройствами. У коммутаторов есть своя операционная система. Обычно в этом окне можно видеть аппаратный (MAC) адрес и IP-адрес коммутатора. Остальные статистические данные относятся к количеству отправленных и полученных пакетов (везде стоит цифра 0, так как коммутатор был только что добавлен в сеть).

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (Router) обладают еще большими возможностями, чем мосты и коммутаторы (маршрутизаторы действуют на сетевом уровне - более высоком уровне концептуальной модели OSI, чем уровень канала передачи данных, на котором действуют мосты и коммутаторы). Аппаратное и программное обеспечение маршрутизатора позволяет «прокладывать маршрут» данных от источника к пункту назначения (под программным обеспечением подразумевается операционная система). У маршрутизаторов очень сложная операционная система, позволяющая настраивать маршрутизацию пакетов данных самых различных сетевых протоколов, включая TCP/IP, IPX/SPX и AppleTalk.

Маршрутизаторы используются для разбиения на сегменты локальных сетей, которые стали слишком крупными и перегруженными, а также для объединения удаленных локальных сетей посредством различных WAN-технологий.

Тема

• Аппаратное и программное обеспечение сети.

Цель

• Познакомить с устройствами и программными средствами , с помощью которых создается компьютерная сеть.

Ход урока

Для создания и функционирование компьютерных сетей нужны специальные устройства и программные средства. К аппаратной части для создания сети относятся сетевой адаптер, сетевой кабель, модем, маршрутизатор и главный компьютер – именно эти устройства позволяют организовать локальную сеть и возможность выхода в Интернет .

Хост

Основным техническим устройством является специальный компьютер , обеспечивающий информационные функции. Такую машину называют хост – компьютером – он должен всегда находится во включенном состоянии, так как обеспечивает прием и передачу данных по сети.

Все остальные компьютеры обязательно должны так или иначе быть подключенными к хост-машине. Ведь каждый пользователь, работающий внутри сети, при любых обстоятельствах использует его ресурсы.

С помощью Ethernet – аппаратуры машины подключаются друг к другу. Такая система состоит из таких элементов как кабеля (витая пара), специальных разъемов и сетевых адаптеров. Кабель используется при передаче и приеме информации между рабочими станциями.

Для подсоединения кабеля используются разъемы, подсоединяющиеся черезТ-коннекторы к сетевым адаптерам - специальным сетевым платам . Они могут быть интегрированными или вставленным в слоты расширения материнской платы компьютера.

Маршрутизаторы нужны для подключения к открытым концам сети.

Для Ethernet-аппаратуры используются кабели разных типов. Это и коаксиальные кабеля (коаксиалки) и кабеля типа витой пары. Каждому типу кабеля нужен разный разъем и собственный способ подключения к сетевому карте. Но нужно отметить, что коаксиальный тип подключения уже мало где используется из-за его медленной скорости и ненадежной связи. В зависимости от кабеля меняются характеристики сети - длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к нему.

Скорость передачи данных в сети Ethernet – около 100 Мбит/секунду.

Для соединения компьютера с телефонной сетью (через которую происходит подключение к Глобальной сети), необходимо иметь специальное устройство – модем (МО дулятор – ДЕМ одулятор).

Модуляция – это процесс преобразования цифровой формы передача информации в аналоговую.

Демодуляция – обратное преобразование для приема информации. Модемы бывают внешним и внутренним. Внешний модем является отдельным устройством, подключаемым к ПК через COM-порт (он есть у каждого компьютера), внутренний модем – электронная плата, которую можно отдельно приобрести и установить во внутрь системного блока.

Одним из важных характеристик модема есть скорость передачи данных (Кбит/сек). Старые модемы имеют скорость подключения 36 Кбит/сек, в современных же скорость больше – 128 - 256 Кбит/сек и т. д.

Сетевой адаптер

Сетевая карта представляет из себя отдельную плату, вставляемую в материнскую плату ПК . Она, также как и множество других устройств может быть интегрированной в «материнку». Сетевые адаптеры являются устройствами приема/передачи данных и предназначены для подключения рабочих станций не только между собой, но и между хост-компьютером и маршрутизатором для выхода в Интернет .

Программное обеспечение сети

К |программным средствам функционирования сети относятся такие компоненты как сетевые операционные системы сетевые приложения (браузеры и т.д.).

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система – это основа основ любой сети. Она необходима для управления принятыми/переданными сообщения между серверами и рабочими станциями. Она также позволяет любому пользователю работать с общим сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этому компьютеру Самыми ходовыми, практичными и просто популярными есть такие сетевые ОС как Unix и Microsoft Windows Server 2003 и 2008.

В сетевой операционной системе, установленной на отдельном ПК можно выделить такие характеристики:

• управление ресурсами ПК (распределение оперативной памяти, управление периферийными устройствами и другие функции
• предоставление собственных ресурсов для общего использования (расшаривание)
• средства, с помощью которых происходит обмен и передача сообщений в сети.

В зависимости от функций самого компьютера в его операционной системе может присутствовать или клиентская, или серверная части.

Браузер (англ.Browser) – сетевое программное обеспечение, предназначенное для отображения содержимого веб-страниц, написанных на специальных веб-языках.

Также браузеры используются для загрузки и выгрузки разнообразного контента в Глобальную сеть.

Вопросы

1. Что относится к аппаратной части обслуживания сети?

2. Для чего нужен сетевой адаптер?

3. Что представляет собой модем?

4. Какие функции выполняет сетевая ОС?

5. Расскажите о браузерах.

Список использованных источников

1. Урок на тему: «Функционирование компьютерных сетей», Иголкин А. П., г. Макеевка.

2. Моргунов Ж. Ц. Современные компьютерные сети. – 2008 г.

Отредактировано и выслано преподавателем Киевского национального университета им. Тараса Шевченка Соловьевым М. С.

Над уроком работали

Соловьев М. С.

Иголкин А. П.

Изучив эту тему, вы узнаете:

Какие существуют разновидности сетей;
- каковы основные компоненты сети;
- каким образом происходит обмен информацией между компьютерами;
- какие технические средства обеспечивают работу компьютерной сети;
- какие каналы связи используются в компьютерных коммуникациях;
- о роли модемов и сетевых адаптеров в сети.

Виды компьютерных сетей

Компьютерные сети занимают все более важное место в жизни человечества. Сети могут объединять информационные ресурсы как небольших предприятий, так и крупных организаций, занимающих удаленные друг от друга помещения, подчас расположенные даже в разных странах. Это и определяет способ соединения компьютеров между собой и соответственно вид сети: локальную, региональную, корпоративную, глобальную.

Локальные сети

Представьте себе компьютерную сеть поликлиники с центральным компьютером, содержащим информацию обо всех пациентах. В кабинете каждого врача находится компьютер, на экран которого, при необходимости, выводятся сведения о конкретном больном. Врач обновляет их, сохраняет в базе данных центрального (главного) компьютера, и они становятся доступными другим специалистам, например физиотерапевту, невропатологу, кардиологу. Кроме того, эта же информация выводится и на компьютер регистратуры, где пациент может заказать себе направление на обследование или на прием к нужному врачу. В компьютере можно также хранить информацию о расписании работы специалистов, выдаче талонов на прием к ним и т. п.

Компьютерной сетью может быть оснащено и торговое предприятие. Тут с ее помощью можно хранить сведения о товарах и их стоимости, обрабатывать информацию о продажах, вести учет качества проданного товара и пр. Вся эта информация хранится централизованно, на сервере.

Компьютерная сеть может объединять компьютеры всей школы, установленные в самых разных рабочих местах: в кабинетах администрации, в библиотеке, в классах информатики и других кабинетах. Можно объединить с помощью сети, например, два или три домашних компьютера учащихся, живущих по соседству.

В офисе, работая в сети, разные сотрудники имеют доступ к одним и тем же внутренним источникам информации для подготовки различных отчетов, составления расписания и планирования общей деятельности предприятия. Специальные сетевые программы позволяют автоматически планировать собрания, подбирая наиболее подходящее для всех работников время, начальник может проверять, выполнены ли его поручения, которые он разослал по сети, и т. п. Все описанные выше примеры сетей предназначены для обработки информации местного значения. Как правило, такие сети связывают компьютеры, расположенные на небольших расстояниях (порядка 50-100 метров) в пределах здания, и потому называют их локальными (местными). Около 90 % информации, циркулирующей в таких сетях, - это информация местной организации. 

Локальная сеть - соединение компьютеров, расположенных на небольших расстояниях друг от друга.

Региональные и корпоративные сети

Нередко в том же офисе, школе или поликлинике возникает необходимость получить информацию от других аналогичных организаций. В таких случаях между собой соединяют компьютеры, расположенные не только в одном или нескольких помещениях.

Представьте себе систему хранения информации в библиотеках. Тут необходимо по каждой книге иметь самые разные сведения: название, данные об авторах, издательстве, количество имеющихся экземпляров, аннотацию содержания и пр. Если сделать такую информацию доступной большому количеству библиотек, то можно улучшить обслуживание читателей, усовершенствовать организацию межбиблиотечного фонда для обмена книгами. Объединение библиотек в централизованную компьютерную сеть позволяет обеспечить всем библиотекам доступ к любой необходимой информации о книгах.

С центральной библиотекой может быть связана как библиотека, где имеется только один компьютер, так и библиотека, в которой установлена локальная сеть. Для связи компьютеров может быть использована телефонная линия. Такая сеть уже имеет региональное значение. В качестве примера можно привести сеть библиотек Петербурга и Ленинградской области.

Региональная сеть - объединение компьютеров и локальных сетей для решения общих проблем регионального масштаба.

Вспомним и о том, как заказываются железнодорожные билеты. По запросу любого кассира-оператора на его монитор выводится информация о наличии свободных мест в поезде, стоимости проездных билетов и т. п. По указанию пассажира кассир через сеть вводит в центральный компьютер запрос на приобре тение билета и оформляет его продажу. Причем оплаченное место сразу же изымается из дальнейшей продажи. Представьте себе, что все эти компьютеры не были бы соединены в сеть. Тогда бы совершенно утрачивался смысл их использования, так как после каждого рабочего дня приходилось бы делать общие изменения о наличии свободных мест в каждом отдельном компьютере, сообщать другим кассирам о непроданных билетах и думать, как организовывать продажу билетов на следующий день.

Централизованная сеть легко решает такие проблемы. Продажа билетов на одни и те же маршруты может вестись из нескольких городов. И такую сеть уже нельзя назвать локальной. Она служит для обработки информации одной фирмы или объединения фирм и потому называется корпоративной (от слова "корпорация" - объединение).

Корпоративная сеть - объединение локальных сетей в пределах одной корпорации.

Корпоративные сети предназначаются для обслуживания клиентов в различных удаленных друг от друга пунктах, например в гостиницах. Они могут связывать в пределах одной корпорации филиалы, находящиеся в разных странах. Информация может изменяться работниками, имеющими доступ к ней. Описанные выше сети могут иметь выход в другие внешние сети, например, для того, чтобы получить информацию из удаленных баз данных глобального значения или переслать сообщения по электронной почте в другую сеть, отправить факс.

Глобальные сети

Централизованная обработка данных не всегда надежна, так как выход из строя центрального компьютера может привести к потере важной информации или вообще парализовать на некоторое время работу сети. Поэтому возникла необходимость децентрализованной обработки информации в сети. Разработка средств и методов передачи информации на большие расстояния сделала возможным появление глобальных сетей. Идея их построения заключается в том, что мощные компьютеры связаны между собой и могут обмениваться информацией в трансконтинентальных масштабах.

Серверы глобальных сетей предоставляют другим компьютерам, зарегистрированным на них, доступ не только к своим ресурсам (информационным и программным, электронной почте, компьютерным конференциям), но и к ресурсам других серверов сети и обеспечивают их пользователям возможность работы с информацией за пределами своего компьютера, открывая доступ к ресурсам удаленных машин.

За последние годы глобальные сети объединились между собой, и такое объединение носит название Интернет (Internet). Пользователи Интернета могут найти в этой сети все, что только не пожелают. Это файлы, изображения, звуки, созданные в различных компьютерных средах и хранящиеся в файловых архивах серверов. Их можно копировать на свой компьютер и открывать с помощью приложений, в которых они созданы. Из Интернета можно получать ежедневно меняющуюся информацию: прогнозы погоды, курсы валют, статистические сводки, репертуар театров и меню ресторанов, любые программы и т. д.

Удаленный доступ (доступ к информации с большого расстояния по сети) позволяет организовать обучение на любом расстоянии (дистанционное обучение). Например, можно проводить урок одновременно в разных школах мира, общаясь непосредственно с каждым присутствующим на таком уроке, или организовать лекции Известных профессоров для широкого круга слушателей из разных стран мира. Связь на расстоянии делает реальными консультации крупных специалистов при проведении хирургических операций, консилиумов, демонстраций этих операций для обучения медицинского персонала.

Особенно привлекательным стало использование глобальных сетей в связи с развитием мультимедийных средств, то есть графики, видео и звукового сопровождения. Документы, содержащие такие компоненты, стали наиболее популярными среди доступной информации в Интернете.

Чтобы не запутаться в огромных потоках информации, на серверах сети существуют специальные поисковые системы. Они осуществляют поиск информации, ее анализ и предоставление пользователю по его запросу адресов местонахождения нужной информации.

Глобальная сеть обеспечивает эффективный доступ к информации в мировых масштабах.

Глобальная сеть - объединения компьютеров, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов.

Каналы связи для обмена информацией между компьютерами

Основная цель создания любой компьютерной сети (локальной или глобальной) состоит в обеспечении обмена информацией между объектами (серверами и клиентами) сети. Очевидно, что для этого необходимо осуществить связь компьютеров между собой. Поэтому обязательными компонентами любой сети являются всевозможные каналы связи (проводные и беспроводные), для которых используют различные физические среды. В соответствии с этим в сетях различают такие каналы связи, как телефонные и оптоволоконные линии, радиосвязь, космическая связь и др. 

Назначение каналов связи в компьютерной сети легко понять, если сравнить их с транспортными каналами системы грузовых или пассажирских перевозок. Транспортировка пассажиров может происходить по воздуху, с помощью железных дорог или водных (морских или речных) путей. В зависимости от среды транспортировки выбирают средство передвижения. Через компьютерные сети транспортируется информация. Среды, в которых происходит связь компьютеров сети, определяют средства соединения компьютеров. Если это среда, требующая телефонной связи, то соединение осуществляется через телефонный кабель. Широко применяются соединения компьютеров с помощью электрических кабелей, радиоволн, оптоволоконных кабелей и т. д.

Все это различные каналы связи. Эффективность связи в компьютерных сетях существенно зависит от следующих основных характеристик (параметров) каналов связи:

♦ пропускной способности (скорости передачи данных), измеряемой количеством бит информации, переданных по сети в секунду;
♦ надежности - способности передавать информацию без искажений и потерь;
♦ стоимости;
♦ возможности расширения (подключения новых компьютеров и устройств).

Сравните характеристики каналов связи, приведенные в таблице 22.1.

Таблица 22.1. Характеристики каналов связи

Из этой таблицы видно, что электрическая кабельная связь имеет большую пропускную способность, чем телефонная. В таблице приведены два вида электрических кабелей. Двужильный кабель (или витая пара) дешевле и имеет более высокую скорость передачи данных, однако не обладает защищенностью от помех.

Коаксиальный (экранированный) кабель имеет лучшую помехозащищенность, и это одна из его важнейших характеристик. Защита от помех требует затрат, поэтому стоимость таких кабелей выше.

Использование электрических кабелей обходится гораздо дороже, чем обычных телефонных каналов. Поэтому электрические кабели применяются в качестве каналов связи на небольших расстояниях, то есть в локальных сетях. В глобальных же сетях наиболее дешевым является телефонный канал. Однако к его основным недостаткам относится низкая помехозащищенность. Из таблицы видно, что наилучшим каналом связи является оптоволоконный кабель, но его стоимость очень высока.

Назначение сетевых адаптеров

Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовывать компьютерные сигналы в сигналы физических сред, то есть сделать возможным их передачу по электрическим, оптическим, телефонным путям. Например, при передаче информации по оптоволоконному кабелю компьютерные данные будут преобразованы в оптические сигналы. Для этого используют специальные технические устройства - сетевые адаптеры.

Сетевые адаптеры (сетевые карты) - технические устройства, выполняющие функции сопряжения компьютеров с каналами связи.

Сетевые адаптеры должны соответствовать каналам связи. Для каждого вида канала связи нужен свой тип сетевого адаптера. 

Адаптер вставляют в свободное гнездо материнской платы компьютера и соединяют кабелем с сетевым адаптером другого компьютера. На сетевых картах выставляются адреса компьютеров в сети, без чего невозможна передача. Когда информация циркулирует по сети, каждый сетевой компьютер отбирает из общего потока лишь те данные, которые предназначены для него. Этот отбор производится в соответствии с адресом компьютера.

Существуют также и программные средства, которые выставляют сетевые адреса компьютеров. Разработано большое количество специальных сетевых системных оболочек. Эти надстройки позволяют назначать адреса компьютеров, заказывать нужное количество пользователей сети, если сеть ограничена по количеству клиентов, разрешать либо запрещать доступ к каталогам или аппаратным ресурсам для различных компьютеров-клиен- тов в сети, предоставляя им определенные права, и пр. В этих программах также предусмотрена возможность защиты информации. Одни каталоги можно делать доступными только для чтения, другие - для чтения и записи информации, а какие-то - вообще скрыть, сделав недоступными. В последнем случае пользователям видна лишь часть информации сервера. Сетевые программы позволяют предоставлять разным пользователям разные права доступа. Эта мера необходима для обеспечения сохранности информации и соблюдения ее конфиденциальности.

Назначение модема

Отличительной особенностью глобальной сети является значительное удаление компьютеров друг от друга. Для их связи широко используются телефонные линии и модемы. Телефонная сеть передает звуки человеческих голосов (в виде аналоговых сигналов). Цифровые сигналы от компьютера модем преобразовывает (модулирует) в сигналы, которые могут передаваться по телефонной сети, и на другом конце соединения они принимаются другим модемом и преобразуются (демодулируются) из аналоговых в цифровые сигналы компьютера. 

Модем - устройство, производящее модуляцию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые).

Модем соединяет компьютер с телефонной линией. Для работы с ним в оперативную память должна быть загружена специальная управляющая программа - драйвер модема. С ее помощью производится настройка соответствующих параметров модема (установка модема), без чего работа с ним, а значит, и связь с сетью невозможна.

На другом конце телефонной линии должен быть также подключен модем, присоединенный к другому компьютеру. Тогда компью- тер-приемник сможет принимать сигналы из сети, то есть модем используется в глобальной сети вместо сетевого адаптера. Если компьютер является клиентом сети, то у него должен быть определен адрес компьютера, к которому он обращается как к серверу. Эти установки выполняются при настройках протокола и программного обеспечения.

Модемы бывают внешние (выполненные в виде отдельного блока и подключаемые к системному блоку через последовательный порт) и внутренние (в виде платы, устанавливаемой в гнездо материнской платы). Различаются они максимальной скоростью передачи данных.

Распространенные сейчас среди пользователей модемы имеют скорости 28 800, 33 600, 56 ООО бит в секунду. Выпускаются также и модемы с более высокими скоростями обмена.

Поскольку модемы используются вместо сетевых адаптеров в сетях, где каналами связи служат телефонные линии, их можно применять на таких участках сети, которые охватывают большие расстояния. Если модем использовать для длительной работы в сети, то придется занимать телефонный канал. Связь по телефонным каналам ненадежна, и, кроме того, скорость передачи по ней не так высока, как по кабелям. Поэтому в локальных сетях для соединений принято использовать электрические кабели. 

Роль протоколов при обмене информацией в сетях

Для того чтобы информация, переданная одним компьютером, была понята другим компьютером после ее получения, необходимо было разработать единые правила передачи данных в сети, называемых протоколами. При их разработке учитывались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

При любой транспортировке необходимо строго соблюдать правила. Какие правила, например, должны быть выполнены при перевозке пассажиров на поездах? Пассажиры покупают билеты и занимают указанные в них места. Иначе в вагонах начнется беспорядочное перемещение пассажиров, желающих занять места получше. Пассажир не имеет права провозить с собой тигров, медведей и прочих диких животных. Для перевозки домашних животных существуют свои правила. Проводник обязан следить за санитарным состоянием вагона и санузла, наличием воды, иначе пассажиры могут приехать на свою станцию больными. Поезд следует согласно расписанию, делая необходимые остановки. При переезде в европейские страны у вагонов заменяются колеса для проезда по узкоколейным путям (иначе поезд сойдет с рельсов). Видите, как много всего нужно предусмотреть при транспортировках. То же самое и при передаче информации.

В самом деле, передача данных - сложный процесс, и его можно рассматривать на разных уровнях. Мы не будем обсуждать их все подробно. Однако коснемся некоторых вопросов.

Протокол передачи устанавливает соглашение между взаимодействующими компьютерами. Для того чтобы связь между компьютерами была установлена, необходимо задать их адреса. Эти адреса определяются сетевыми адаптерами, номерами телефонов и программами связи. Правила образования адресов компьютеров в глобальной сети должны быть абсолютно одинаковыми, несмотря на то что компьютеры в сети могут быть разнородными и использовать различные операционные системы.

Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому они разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины. Каждый такой блок сопровождается служебной информацией, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи содержат механизм распознавания начала и конца блока. Они управляют потоками данных, распределяют их, выстраивают в очереди. На другом конце приемник информации должен работать по тем же правилам (протоколам). Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу.

Каждый пакет получает номер, чтобы распознать ошибочно переданную или потерянную во время связи информацию, а так-же чтобы запросить заново именно тот пакет, с пересылкой которого возникли проблемы. Можно сравнить передачу этих пакетов с доставкой посылок по почте в одинаковых ящиках и со стандартным оформлением адреса. Ведь каждая посылка тоже сопровождается служебной информацией. Если вам присылают несколько посылок и одна из них не дошла, вы ее, конечно, можете запросить.

В связи с многочисленными задачами, которые должны решаться стандартным образом, различают разного вида протоколы передачи данных, коррекции и исправления ошибок и пр.

В сети Интернет действует международный протокол TCP/IP, созданный в 70-е годы. Управление сетью - децентрализованное. Это значит, что при выходе из строя любого узла (компьютера) сети сохраняется функционирование всех остальных компьютеров. Пакеты данных перемещаются по сети к компьютеру с нужным адресом и при возникновении аварии одного из компьютеров автоматически направляются по другому маршруту. Для получателя совершенно не важно, по какому маршруту тот или иной пакет дойдет до него. На месте назначения они соединятся в одно целое. Так что пакеты могут достичь адресата и обходными путями. 

Контрольные вопросы и задания

1. Какие виды сетей существуют?

2. Каково назначение каждого вида сетей?

3. Чем отличаются сети с терминалами и центральной машиной от компьютерных сетей?

4. Что называют клиентом, а что сервером?

5. Придумайте примеры использования локальной сети.

6. Придумайте примеры использования корпоративной сети.

7. Придумайте примеры использования глобальной сети.

8. Назовите основные виды каналов связи.

9. Что учитывается при организации сети?

10. Как соединять компьютеры в одном помещении?

11. Определите время, за которое будет передан файл размером 6 Мбайт по коаксиальному кабелю9 по телефонной сети и по оптоволоконному кабелю.

12. Почему в компьютерных сетях используются телефонные линии?

13. Что такое сетевая карта?

14. Что такое модем? Какие модемы бывают?

15. Для чего нужны сетевые адаптеры и модемы?

16. Опишите функции и характеристики модемов.

17. Почему пользователи стремятся купить модемы с большей скоростью передачи?

18. Где лучше использовать модем, а где сетевой адаптер для организации сети?

19. Что называется протоколом? Расскажите о функциях протоколов передачи.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Государственный аграрный университет Северного Зауралья

Институт Экономики и финансов

Кафедра Экономико-математических методов и вычислительной техники

по теме: АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Руководитель Еремина Д.В.

Исполнитель Родькин М.А.

Тюмень 2014

• Введение
• 1. Аппаратура локальной сети
• 2. Виды локальных сетей
• 3. Топологии локальных сетей
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

Передача информации между компьютерами существует, наверное, с самого момента возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, специализировать каждый из компьютеров на выполнении какой-то одной функции, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем. Способов и средств обмена информацией за последнее время предложено множество: от простейшего переноса файлов с помощью дискеты до всемирной компьютерной сети Internet, способной связать все компьютеры мира. Какое же место во всей этой иерархии отводится локальным сетям? Несомненно, большое. Чаще всего термин «локальные сети» (LAN, Local Area Network) понимают буквально, то есть под локальными понимаются такие сети, которые имеют небольшие, локальные размеры, соединяют близко расположенные компьютеры. Но с помощью чего происходит соединение компьютеров?

компьютер локальный сеть пакетный

1. Аппаратура локальной сети

Что бы передача данных по локальной сети могла осуществиться, необходимы следующие составляющие:

1. Кабели для передачи информации - сети на территории одного объекта, назначение -- обеспечение технологической и производственной связью внутри объекта. Пример - местные кабельные линии между зданиями в городе (разные предприятия) или близлежащими населенными пунктами (поселки, села…), назначение -- обеспечение связью на местном уровне, например, каналы телефонной связи для присоединения ведомственной АТС к городской АТС. Внутризоновые -- кабельные линии внутри одного края, области, назначение -- обеспечение связью внутри данной зоны. Магистральные -- кабельные линии проходящие (соединяющие) более одного субъекта, назначение -- обеспечение связью между субъектами. международные -- кабельные линии проходящие через границу государств(а), назначение -- обеспечение связью между странами (сеть Интернет).

Рисунок 1. Кабели для передачи информации

2. Разъемы для присоединения кабелей - (Registered jack RJ, читается «ар-джей») -- это стандартизированный физический интерфейс, используемый для соединения телекоммуникационного оборудования. Стандартные варианты этого разъёма называются RJ11, RJ14, RJ25, RJ45 и так далее. Разъёмы RJ принадлежат к семейству модульных разъёмов, за исключением RJ21. Например, RJ11 использует модульную вилку и розетку типа «6 контактов -- 2 проводника».

3. Согласующие терминаторы -- поглотитель энергии (обычно резистор) на конце длинной линии, сопротивление которого равно волновому сопротивлению данной линии. Слово «терминатор» применяется в основном в компьютерном жаргоне, терминологичным синонимом ему является выражение «согласованная нагрузка»

4. Сетевые адаптеры -- периферийные устройства, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Рисунок 2. Сетевые адаптеры

5. Репитеры - предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путём повторения электрического сигнала «один в один». Бывают одно портовые повторители и много портовые. В терминах модели OSI работает на физическом уровне.

Рисунок 3. Репитеры

6. Трансиверы -- устройство для передачи и приёма сигнала между двумя физически разными средами системы связи. Это приёмник-передатчик, физическое устройство, которое соединяет интерфейс хоста с локальной сетью, такой как Ethernet. Трансиверы Ethernet содержат электронные устройства, передающие сигнал в кабель и детектирующие коллизии

7. Концентраторы -- сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

Рисунок 4. Концентраторы

8. Мосты: Северный мост (англ. Northbridge; в отдельных чипсетах Intel, также -- контроллер-концентратор памяти англ. Memory Controller Hub, MCH) -- системный контроллер чипсета на материнской плате платформы x86, к которому в рамках организации взаимодействия подключены: через Front Side Bus -- микропроцессор, если в составе процессора нет контроллера памяти, то через шину контроллера памяти -- оперативная память, через шину графического контроллера -- видеоадаптер (в материнских платах нижнего ценового диапазона видеоадаптер часто встроенный). В таком случае северный мост, произведенный Intel, называется GMCH (от англ. Chipset Graphics and Memory Controller Hub). Название можно объяснить представлением архитектуры чипсета в виде карты. В результате процессор будет располагаться на вершине карты, на севере. Исходя из назначения, северный мост определяет параметры (возможный тип, частоту, пропускную способность) системной шины и, косвенно, процессора (исходя из этого -- до какой степени может быть разогнан компьютер), оперативной памяти (тип -- например SDRAM, DDR, её максимальный объем), подключенного видеоадаптера.

9. Мосты: Южный мост (от англ. Southbridge) (функциональный контроллер), также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода (от англ. I/O Controller Hub, ICH) . Обычно это одна микросхема, которая связывает «медленные» (по сравнению со связкой «Центральный процессор-ОЗУ») взаимодействия (например, Low Pin Count, Super I/O или разъёмы шин для подключения периферийных устройств) на материнской плате с ЦПУ через Северный мост, который, в отличие от Южного, обычно подключён напрямую к центральному процессору.

10. Маршрутизаторы -- специализированые сетевые компьютеры, имеющий минимум два сетевых интерфейса, и пересылающие пакеты данных между различными сегментами сети, принимающие решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

11. Шлюзы -- сетевые устройства или программное средство для сопряжения разнородных сетей. Интернет-шлюз -- программа или оборудование, организующее доступ из локальной сети в Интернет. Шлюз по умолчанию -- адрес маршрутизатора, на который отправляется трафик, для которого невозможно определить маршрут исходя из таблиц маршрутизации.

Также для работы в локальной сети необходимо специальное сетевое программное обеспечение. В операционной системе Windows уже имеется всё необходимое для установки сети.

И так, имея все программные составляющие, можно организовать работу локальной сети, для решения некоторых задач. Например, разделение файлов, передача файлов и других.

2. Виды локальных сетей

Одноранговая локальная сеть:

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т.е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными. Такие сети называют одноранговыми.

Одноранговая локальная сеть - сеть поддерживающая равноправие компьютеров и предоставляющая пользователям, самостоятельно решать какие ресурсы своего компьютера: папки, файлы, программы сделать общедоступными.

Рисунок 5. Одноранговая локальная сеть

Локальная сеть на основе сервера:

Если к локальной сети подключено более 10 компьютеров, одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети, некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть - сетью на основе серверов.

Сервер - специальный управляющий компьютер, предназначенный для:

1. хранения данных для всей сети.

2. подключения периферийных устройств;

3. централизованного управления всей сетью;

4. определения маршрутов передачи сообщений.

Рисунок 6. Сеть на основе сервера

3. Топологии локальных сетей

Топология (структура) локальной сети - конфигурация сети, порядок соединения компьютеров в сети и внешний вид сети.

При помощи кабеля в локальной сети каждый компьютер соединяется с другими компьютерами. Структуру локальной сети можно описать с помощью сетевой информационной модели.

Шинная (линейная шина) - вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры между собой.

Рисунок 7. Шинная локальная сеть

Звездная - к каждой рабочей станции подходи отдельный кабель из одного узла - сервера. Сервер обеспечивает централизованное управление всей сетью, определяет маршруты передачи сообщений, подключает периферийные устройства, является хранилищем данных для всей сети.

Рисунок 8. Звездная локальная сеть

Кольцевая - все компьютеры связаны в кольцо, и функции сервера распределены между всеми машинами сети. Недостаток: при выходе из строя любой ЭВМ работа сети прерывается.

Рисунок 9. Кольцевая локальная сеть

Древовидная (снежинка) - позволяет структурировать систему в соответствии с функциональным назначением элементов. Наиболее гибкая структура. Практически все сложные системы имеют в своем составе иерархические структуры.

Рисунок 10. Древовидная локальная сеть

4. Сетевой протокол. Пакетный протокол

Работой компьютеров в локальной сети управляют программы. Для того чтобы все компьютеры могли понимать друг друга, отправлять друг другу запросы и получать ответы, они должны общаться на одном языке. Такой язык общения компьютеров называется сетевым протоколом.

В последнее время широкое применение нашли так называемые пакетные протоколы. При использовании протоколов этого типа данные, которыми обмениваются компьютеры, режутся на небольшие блоки. Каждый блок как бы вкладывается в «конверт» (инкапсулируется), в результате чего образуется пакет. Пакет содержит как сами данные, так и служебную информацию: от кого отправлен, кому предназначен, какой пакет должен следовать за ним и прочее. Пакетный протокол обеспечивает циркуляцию пакетов в сети, а также получение их адресатом и сборку. Каждая рабочая станция периодически подключается к сети (по прерываниям) и проверяет проходящие пакеты. Те, что адресованы ей, она забирает, а прочие пересылает дальше.

Рассмотрим простой пример пакетной связи. Допустим, мы написали письмо другу на трех листах, потом вложили их в три конверта, поставили на них цифры 1, 2, 3 и опустили в три разных почтовых ящика. Каждый листок пойдет к адресату своим путем. Возможно, что третий листок придет раньше первого, но это не помешает собрать их в правильном порядке и прочесть. В любой переписке особую роль играет конверт - необходимый элемент протокола, установленного почтовой службой. На конверте написано, куда надо доставить содержимое (адрес и почтовый индекс получателя), и указано, куда надо вернуть конверт в случае недоставки (обратный адрес). Если конверт подписан неправильно или на нем нет марки, свидетельствующей о том, что услуга оплачена, то протокол не соблюден и письмо до адресата может не дойти.

Рисунок 11. Циркуляция пакетов

Таким образом, функционирование любой локальной сети основано на следующих принципах:

Каждая из машин, включенных в сеть, имеет свой собственный номер (идентификатор);

Информация от каждой машины поступает в сеть в виде отдельных порций (пакетов);

Пакет снабжается информацией о том, для какой машины он предназначен;

Пакет свободно перемещается по сети, причем эта его часть информации сравнивается с идентификатором каждой ЭВМ и в случае совпадения сообщение предается соответствующей машине.

Заключение

В заключении, можно сказать, что современные технологии развиваются очень быстрыми темпами. Локальные сети, сеть интернет заняли очень важное место, сложно представить обычный завод, в котором не будет компьютеров соединённых по сети. В современных условиях это просто не возможно.

Появились множество способов и возможностей соединять компьютеры для выполнения разных целей, это значительно упрощает деятельность человека.

Практически каждый день появляются новые составляющие локальных сетей, превосходящие по своим показателям предыдущие. Скорость передачи данных может превосходить 100, 200, и даже 500 Мб.

В целом, весь процесс развития сетей, положительно сыграл на развитие технологий и дал огромные возможности для коммуникации людей. И, скорее всего, современные сети будут продолжать совершенствоваться.

Список использованной литературы

1. Локальная сеть [Электронный ресурс] - http://www.authorstream.com - (дата обращения: 16.12.2014)

2. Локальная сеть. Что это? Виды локальных сетей [Электронный ресурс] - http://pro-spo.ru/network-tech - (дата обращения: 16.1.2014)

3. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс] - http://ru.wikipedia.org - (дата обращения: 16.12.2014)

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Беспроводная технология передачи информации. Развитие беспроводных локальных сетей. Стандарт безопасности WEP. Процедура WEP-шифрования. Взлом беспроводной сети. Режим скрытого идентификатора сети. Типы и протоколы аутентификации. Взлом беспроводной сети.

реферат , добавлен 17.12.2010


Способы коммутации компьютеров. Классификация, структура, типы и принцип построения локальных компьютерных сетей. Выбор кабельной системы. Особенности интернета и других глобальных сетей. Описание основных протоколов обмена данными и их характеристика.

дипломная работа , добавлен 16.06.2015


Понятие и структура компьютерных сетей, их классификация и разновидности. Технологии, применяемые для построения локальных сетей. Безопасность проводных локальных сетей. Беспроводные локальные сети, их характерные свойства и применяемые устройства.

курсовая работа , добавлен 01.01.2011


Организация частной сети. Структура незащищенной сети и виды угроз информации. Типовые удаленные и локальные атаки, механизмы их реализации. Выбор средств защиты для сети. Схема защищенной сети с Proxy-сервером и координатором внутри локальных сетей.

курсовая работа , добавлен 23.06.2011


Характеристика особенностей локальных, региональных и глобальных компьютерных сетей. Примеры объединения сетей. Изучение классификации сетей между узлами. Волоконно-оптические кабели. Пропускная способность канала связи. Скорость передачи информации.

презентация , добавлен 30.10.2016


Анализ учебно-методической литературы. Моделирование системы знаковых средств обучения. Топология компьютерных сетей. Правила сетевого взаимодействия. Кабели на основе витых пар. Конструирование средств тематического контроля. Аппаратура локальных сетей.

курсовая работа , добавлен 07.06.2016


Компьютерные сети и их классификация. Аппаратные средства компьютерных сетей и топологии локальных сетей. Технологии и протоколы вычислительных сетей. Адресация компьютеров в сети и основные сетевые протоколы. Достоинства использования сетевых технологий.

курсовая работа , добавлен 22.04.2012


Особенности, отличия, топология и функционирование локальных компьютерных сетей. Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей. Основные протоколы передачи данных, их установка и настройка. Аутентификация и авторизация; система Kerberos.

курсовая работа , добавлен 20.07.2015


Базовые технологии, протоколы и стандарты построения локальных и глобальных сетей. Протоколы передачи данных в телекоммуникационных системах. Стеки коммуникационных протоколов, линии связи, стандарты кабелей, коаксиальные и волоконно-оптические кабели.

курсовая работа , добавлен 15.07.2012


Анализ системы распределенных локальных сетей и информационного обмена между ними через Интернет. Отличительные черты корпоративной сети, определение проблем информационной безопасности в Интернете. Технология построения виртуальной защищенной сети – VPN.

Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовы­вать компьютерные сигналы в сигналы физических сред.

Например, при передаче информации по оптоволоконному кабелю представленные в компьютере данные будут преобразованы в оптиче­ские сигналы, для чего используют специальные технические устрой­ства - сетевые адаптеры.

Сетевые адаптеры (сетевые карты) - технические устройства, вы полняющие функции сопряжения компьютеров с каналами связи.

Сетевые адаптеры должны соответствовать каналам связи. Для каждого вида канала нужен свой тип сетевого адаптера. Адаптер встав­ляют в свободное гнездо материнской платы компьютера и соединяют кабелем с сетевым адаптером другого компьютера. На сетевых картах выставляют адреса компьютеров в сети, без которых невозможна передача. Ког­да информация циркулирует по сети, любой сетевой компьютер отбирает из нее лишь ту, что предназначена именно для него. Определяется она в соответ­ствии с адресом компьютера.

Коннекторы (соединители ) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.

Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

Хабы (концентраторы ) и коммутирующие хабы (коммутаторы ) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. 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.

Повторители (репитеры ) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, которые различаются между собой по назначению и возможностям:

Мост (англ. Bridge) - связывает две локальные сети. Передаёт данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Ниже на рисунке показаны три локальные сети, соединённые двумя мостами.

Здесь мосты создали расширенную сеть, которая обеспечивает своим пользователям доступ к прежде недоступным ресурсам. 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.

Маршрутизатор (англ. Router) объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета.

Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложней и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов.

Мостовой маршрутизатор (англ. Brouter) - это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.

Шлюз (англ. GateWay), 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. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть. C помощью шлюзов также локальные сети подсоединяются к мэйнфреймам - универсальным мощным компьютерам.