Компьютерные сети

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)

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

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.

Локальные сети
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

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

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

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

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)

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

Смешанные схемы
Звездно-шинная
Звездно-кольцевая
хаб

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

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)

Аппаратура для построения сетей
Хабы (концентраторы) – дублируют полученные данные на все порты.
Свитчи (коммутирующие хабы, коммутаторы) – передают полученные данные только адресату.

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

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

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

Дальняя беспроводная связь
Точка-точка – объединение двух сегментов сети с помощью радиосвязи (направленные антенны).
Звезда – объединение нескольких сегментов сети