Компьютерные локальные сети и телекоммуникации связи

В настоящее время практически все компьютеры крупных и средних фирм, организаций и учреждений соединены между собой с помощью различных средств телекоммуникаций.
Совокупность компьютеров, соединенных между собой с помощью средств телекоммуникаций, называется компьютерной сетью (КС).
Различают локальные и глобальные КС, которые отличаются по принципам работы, аппаратным и программным средствам поддержки.

Локальные компьютерные сети
Локальная компьютерная сеть (ЛКС) — это соединенная по определенным правилам совокупность близко расположенных компьютеров, предназначенных для выполнения общих задач.

Для подключения компьютера к локальной сети необходимо наличие на нем специальных программ и оборудования, которые должны удовлетворять определенным требованиям, чтобы компьютеры разных производителей могли обмениваться информацией друг с другом.
Совокупности правил и требований, которым должны удовлетворять сетевые аппаратные и программные средства компьютера, называются протоколами.

Основные сетевые протоколы стандартизованы Международной организацией стандартов — ISO (International Standard Organization) и поддерживаются всеми производителями сетевого оборудования.
Протоколы устанавливают:
физические и электрические параметры сети;
порядок передачи сигналов при установлении, разрыве связи, обмене информацией;
порядок обнаружения и исправления ошибок при передаче и т. д.

Физические основы ЛКС
Чтобы подключить компьютер к ЛКС, он должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту), который вставляется в свободный слот расширения либо интегрирован на материнскую плату и содержит специальный разъем для подключения сетевого кабеля.

Для ЛКС в настоящее время используются следующие физические среды передачи информации:
тонкий коаксиальный кабель (рис. 1) — самая дешевая, но низкоскоростная среда; максимальное расстояние между компьютерами — до 150 м;

толстый коаксиальный кабель (рис. 2) — более дорогая среда по сравнению с тонким кабелем; максимальное расстояние между компьютерами — до 500 м;

витая пара (рис. 3) — еще более скоростная и дорогая среда, требует наличия
специальных соединителей — концентраторов, или хабов (hub); максимальное расстояние от компьютера до ближайшего концентратора — до 100 м;
Рис. 3. ЛКС на витой паре

оптоволоконный кабель (рис. 4) — самый дорогой вариант, обычно используется для соединения мощных компьютеров; максимальное расстояние — до 2 км;

беспроводное соединение, Wi-Fi (рис. 5) — использует воздушный радиоканал; это удобно, так как не требуется прокладки проводов, но дороже, чем проводные соединения.

Для удобства представим сравнительные характеристики различных видов соединений в ЛКС в форме таблицы.

Сетевое программное обеспечение
Чтобы компьютеры, подключенные к локальной сети, могли обмениваться данными, необходимы соответствующие программные средства.
Как правило, базовые сетевые программные средства входят в состав операционной системы, либо операционная система может быть дополнена соответствующими программами.
Примером ОС с поддержкой сети является Windows XP Professional

Компьютер и сеть
При работе с сетью компьютер может выступать в двух ролях:
если компьютер обращается за информацией и сервисами к другому компьютеру сети, то такой компьютер называют рабочей станцией (work station);
если компьютер предоставляет свою информацию и сервисы другим компьютерам сети, то он называется сервером.

Сервер
Сервер может предоставлять различные сервисы, из которых наиболее известны следующие:
хранение и предоставление файлов (файловый сервер);
вывод на принтер (сервер печати);
получение и пересылка факсимильных сообщений (факс-сервер);
получение, хранение и передача сообщений электронной почты (почтовый сервер);
размещение сайтов (web-сервер).

Сервисы сервера
Сервисы, предоставляемые сервером, называются службами. На одном и том же сервере может выполняться сразу несколько служб.
Чтобы сервер предоставлял тот или иной сервис, необходимо запустить соответствующую программу в составе серверной ОС.
Для обращения к службам серверов с рабочих станций необходимо запустить соответствующую программу, называемую клиентом.

Локальные сети
Локальные сети, в которых имеются серверы, предоставляющие службы, и клиентские компьютеры, называются сетями, построенными по технологии «клиент-сервер».
Возможно совмещение этих функций каждым компьютером сети, когда все эти компьютеры являются равноправными.
Локальная сеть, состоящая из равноправных ПК, называется одноранговой.

Сетевая ОС Windows XP
Сетевые возможности уже включены в состав ОС Windows XP и нуждаются только в настройке и активизации.
В Windows XP каждый компьютер имеет уникальное в пределах сети имя.
Если на компьютере активны какие-либо службы, то к ним можно получить доступ с других компьютеров сети.
Стандартно в ОС входят служба доступа к файлам и служба печати.

Файловая служба
Задачей файловой службы является предоставление другим ПК возможности читать, изменять или создавать файлы.
Очевидно, что, когда много пользователей работает с одним и тем же файлом, они могут мешать друг другу, поэтому можно разрешить им только читать файлы, но не исправлять их.

Для этого файловая служба предоставляет механизм разграничения прав доступа.
В Windows XP можно предоставлять для доступа клиентов любое количество каталогов (папок).
При этом каждый каталог имеет уникальное имя, определенное при конфигурации файловой службы, и называется ресурсом.

Для каждого ресурса может быть определен режим доступа:
только чтение — можно читать информацию, но нельзя изменять ее;
полный свободный доступ — можно и читать, и изменять информацию;
доступ с паролем — для работы с данным ресурсом необходимо знать пароль.

Служба печати
Иногда бывает сложно снабдить все компьютеры отдельными принтерами.
Тогда в сети выделяется один из компьютеров, подключенный к принтеру, который предоставляет свои услуги для печати документов всем остальным клиентам сети.
Поддержка сервера и клиентов печати входит в операционную систему Windows и нуждается только в настройке.

Для этого на сервере необходимо установить принтер в общий доступ:
выбрать в меню Пуск команду Принтеры и факсы;
выделить желаемый принтер;
выбрать в меню Файл пункт Общий доступ и пометить флажок Общий доступ к данному принтеру.

На всех клиентских компьютерах для доступа к этому принтеру необходимо установить его как сетевой принтер.
Это делается точно так же, как и установка локального («обычного») принтера, но в процессе настройки в соответствующем Мастере нужно пометить радиокнопку Сетевой принтер.

Глобальные компьютерные сети
Отличие глобальной сети от локальной состоит в том, что она позволяет совместно работать компьютерам, физически расположенным далеко друг от друга (практически в любой точке земного шара).

Логически глобальная компьютерная сеть (ГКС) состоит из трех компонентов (рис. 6):
рабочих мест пользователей (обычные компьютеры);
серверов, предоставляющих различные сервисы (мощные компьютеры);
сети передачи данных.
Рис.6. Глобальная компьютерная сеть
Каналы
передачи
данных
Web-сервер

Глобальные компьютерные сети могут работать согласно различным протоколам.
В настоящее время наибольшей популярностью пользуется глобальная сеть Интернет (Internet), построенная на базе протокола TCP/IP.

Прообразом Интернета была сеть ARPANet, созданная в 1969 г. по заказу Министерства обороны США.
Следующим этапом в ее развитии стало появление сети NSFNet под эгидой Национального научного фонда США, предназначенной для обслуживания научных и учебных заведений.
Одновременно создавались национальные сети в других странах мира.
Сейчас Интернет объединяет тысячи различных сетей в разных странах и сотни миллионов пользователей.

Кроме Интернета существуют и другие разновидности ГКС:
Fidonet — экспериментальная сеть, созданная пользователями-энтузиастами;
корпоративные сети крупных компаний, например SCN (Siemens Corporate Network).

Физические принципы соединения с Интернетом
Прямое соединение с глобальной сетью — это довольно дорогое мероприятие, поэтому компьютеры пользователей обычно соединены с Интернетом через интернет-провайдеров.
Интернет-провайдер — это компьютерный узел, обеспечивающий соединение с Интернетом для клиентских компьютеров по различным линиям связи.
Таким образом, на клиентском компьютере для работы с Интернетом достаточно иметь оборудование для соединения с соответствующей линией связи.

Виды соединений с провайдером
Модемное соединение (рис. 7). Наиболее простой и дешевый, а потому и самый популярный (по крайней мере в нашей стране) способ подключения к Интернету.

Устройство, позволяющее передавать данные по телефонным линиям, называется модемом.
Модем позволяет:
автоматически набирать телефонный номер;
автоматически устанавливать связь с модемом на другом конце линии;
преобразовывать цифровые данные в аналоговые сигналы и передавать их по линиям связи;
принимать из линии связи аналоговые сигналы и преобразовывать их в цифровые данные (для передачи компьютеру);
принимать и отправлять факсимильные сообщения;
выполнять функции автоответчика.
Особенностью модемного соединения является то, что во время сеанса связи с Интернетом телефон занят. Теоретическая скорость такого соединения достигает 56 Кбит/с (реально она чаще всего равна 36 Кбит/с).

Выделенная пользовательская линия (ADSL — Asymmetric Digital Subscriber Line;
рис. 8).

В отличие от обычного, модем ADSL не преобразует сигналы, а сразу передает их по телефонной линии в цифровом виде.
Достоинством этого способа подключения является то, что во время связи с Интернетом телефон остается свободным для обычного разговора.
Теоретическая скорость ADSL-соединения (в направлении от провайдера к пользователю) составляет до 7 Мбит/с (реально — 1 Мбит/с).

Районные (кампусные) локальные сети — Global Ethernet (рис. 9).

В районных (кампусных) локальных сетях выход пользователя в Интернет осуществляется через шлюз (сервер доступа).
Скорость передачи информации внутри районной ЛКС теоретически может достигать 10 Мбит/с (реально — до 1 Мбит/с), а скорость работы с Интернетом — теоретически до 1 Мбит/с, а реально до 128 Кбит/с.

Доступ к Интернету через сеть мобильной связи: GPRS (для сетей GSM)
и CDMA (рис. 10).

Особенность такого соединения — мобильный телефон во время сеанса связи с Интернетом занят.
Теоретическая скорость работы для GPRS составляет до 128 Кбит/с (реально — 50—60 Кбит/с), а для CDMA — до 1 Мбит/с.

Мобильный доступ (Wi-Fi;
рис. 11).

Технология Wi-Fi обеспечивает доступ в Интернет с мобильных компьютеров (ноутбуков и КПК) в пределах зоны доступа (100—300 м).
Теоретическая скорость соединения — до 1 Мбит/с.
Обычно этот способ подключения используется для оперативного доступа к Интернету в общественных местах (аэропорты, гостиницы, торговые центры, офисы, клубы) или в офисах крупных фирм, сотрудники которых должны при работе с Интернетом перемещаться с места на место.

Службы, предоставляемые в Интернете
электронная почта (e-mail) — отправка и получение электронных писем;
служба доступа к файлам на удаленном компьютере (FTP);
Всемирная паутина (WWW);
передача речи через Интернет (IP-телефония, или VoIP);
электронная коммерция и управление счетами в банках;
поиск информации (web-страниц, файлов, пользователей и т.п.);
получение аудио- и видеосигналов в режиме реального времени по запросу (STRIM-TV);
обмен файлами между пользователями («пиринговые сети») и др.