Слайд 1
Эволюция и классификация
компьютерных сетей.
Слайд 2Мейнфрейм – это высокопроизводительный компьютер, предназначенный для большой обработки данных
и хранения большого количества данных, и который имеет большой объем
памяти.
Первый мейнфрейм IBM System/360 (1964 г.) и стоил 5 миллиардов долларов.
Система была настолько популярной в мире, что её клон выпускали в СССР (ЕС ЭВМ).
Более 25000 организаций во всем мире сейчас имеют мейнфреймы (без учёта клонов).
Начало 90-х годов 20 века IBM стала улучшать технологии, постепенно уменьшая и габариты мейнфреймов.
Согласно прогнозу Gartner Group, последний мейнфрейм предполагалось выключить в 1993 году, но рынок мейнфреймов остаётся стабильным, и их продажи ежегодно растут.
Около 70 % всех важных бизнес-данных обрабатываются на мейнфреймах.
Оценка надежности мейнфреймов характеризуется параметром - наработкой на отказ, который показывает сколько компьютер стабильно проработает в режиме 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Наработка на отказ современных мейнфреймов – 12-15 лет.
Мейнфрейм – история, интересные факты
В конце 50-х начале 60-х годов на базе мейнфрейма - мощного и надежного компьютера универсального назначения появилась система пакетной обработки.
Слайд 3Особенности и характеристики современных мейнфреймов
Среднее время наработки на отказ.
Повышенная
устойчивость систем.
Целостность данных.
Рабочая нагрузка.
Пропускная способность.
Масштабирование.
Доступ
к данным.
Защита.
Пользовательский интерфейс.
Сохранение инвестиций
Слайд 4Задачи, которые трудно или невозможно решить без организации информационной связи
между различными компьютерами
перенос информации на большие расстояния
совместное использование
несколькими компьютерами дорогостоящих аппаратных, программных или информационных ресурсов
совместная работа над большим проектом
1
2
3
Слайд 5Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) — это система
связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы…), представляющая собой совокупность
трех компонент:
сети передачи данных (включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации);
компьютеров, взаимосвязанных сетью передачи данных;
сетевого программного обеспечения
1
2
3
Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.
Слайд 7Локальные сети по способу взаимодействия компьютеров подразделяются на:
сети
с выделенным сервером
одноранговые
В одноранговой локальной сети все компьютеры равноправны.
Общие устройства могут быть подключены к любому компьютеру в сети.
Слайд 8Одноранговая архитектура
Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети,
в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура
характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.
В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими.
Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только наличие операционной системы, например, Windows
Слайд 9они легки в установке и настройке;
отдельные ПК не зависят от
выделенного сервера;
пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
малая стоимость и легкая
эксплуатация;
минимум оборудования и программного обеспечения;
нет необходимости в администраторе;
хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.
Одноранговая архитектура
преимущества:
Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли.
Слайд 10Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером
закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за
другим — роль пользователя этих ресурсов.
Высокопроизводительный компьютер с большим объемом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).
Сервер
Клиент (рабочая станция)
любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.
Слайд 11Архитектура клиент – сервер
В современной клиент – серверной архитектуре
выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы
Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов
Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:
позволяют организовывать сети с большим
количеством рабочих станций;
обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
эффективный доступ к сетевым ресурсам;
пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.
Слайд 12неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых
ресурсов;
требуют квалифицированного персонала для администрирования;
имеют более высокую стоимость сетей и
сетевого оборудования.
Архитектура клиент – сервер
сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:
Слайд 13Выбор архитектуры сети
количество пользователей не превышает десяти;
все машины находятся близко
друг от друга;
имеют место небольшие финансовые возможности;
нет необходимости в специализированном
сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;
нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.
количество пользователей превышает десяти;
требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;
необходим специализированный сервер;
нужен доступ к глобальной сети;
требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.
клиент – серверная сеть
одноранговая сеть
Слайд 14В сетях с выделенным сервером реализуется клиент-серверная технология.
На сервере устанавливается
серверное ПО:
серверная операционная система;
WEB-сервер (организация Интранет);
прокси-сервер (обеспечение работы
с Интернет рабочих станций);
файл-сервер (обеспечение совместного доступа к файлам) и т.п.
На рабочей станции устанавливается клиентское ПО:
операционная система для рабочих станций;
клиентская часть прикладного ПО и т.п.
Слайд 15По назначению компьютерные сети распределяются
предназначены главным образом для решения
заданий пользователей с обменом данными между их абонентами.
ориентированы в
основном на предоставление информационных услуг пользователям.
совмещают функции вычислительных и информационных сетей.
Слайд 16Классификация сетей
Для классификации компьютерных сетей используются разные признаки, выбор которых
заключается в том, чтобы выделить из существующего многообразия такие, которые
позволили бы обеспечить данной классификационной схеме такие обязательные качества:
возможность классификации всех, как существующих, так и перспективных, компьютерных сетей;
дифференциацию существенно разных сетей;
однозначность классификации любой компьютерной сети;
наглядность, простоту и практическую целесообразность классификационной схемы.
А также по уровню управления, назначению, однородности, административным отношениям между компьютерами, топологии, архитектуре.
Слайд 17Классификация компьютерных сетей
по размеру охваченной территории
персональная сеть
(PAN, Personal Area
Network)
городские
(MAN, Metropolitan Area Network)
Слайд 18Классификация компьютерных сетей
по принадлежности
Слайд 19Классификация компьютерных сетей
По типу функционального взаимодействия
Клиент-сервер
(Client-server)
Смешанная сеть
Слайд 20Классификация компьютерных сетей
по типу сетевой топологии
Шина
()
решетка
смешанная
топология
солносвязная
топология
Слайд 21Классификация компьютерных сетей
По скорости передачи информации
Слайд 22Классификация компьютерных сетей
по функциональному назначению
Сети хранения
данных
Серверные фермы
Слайд 23Классификация компьютерных сетей
По сетевым ОС
Windows
Unix
смешанные
Слайд 24Классификация компьютерных сетей
по необходимости поддержания постоянного соединения
Пакетная сеть
например, Fidonet
Онлайновая
сеть
Интернет и GSM
Слайд 25Классификация компьютерных сетей
По типу среды передачи
Слайд 26Классификация компьютерных сетей
По уровню управления
ЛВС рабочих групп, которые состоят
из нескольких ПК, работающих под одной операционной системой. В такой
ЛВС, как правило, имеется несколько выделенных серверов: файл-сервер, сервер печати;
ЛВС структурных подразделений (отделов). Данные ЛВС содержат несколько десятков ПК и серверы типа: файл-сервер, сервер печати, сервер баз данных;
ЛВС предприятий (фирм). Эти ЛВС могут содержать свыше 100 компьютеров и серверы типа: файл-сервер, сервер печати, сервер баз данных, почтовый сервер и другие серверы.
Слайд 27Классификация компьютерных сетей
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
По типам используемых компьютеров
однородные сети, которые
содержат однотипные компьютеры и системное программное обеспечение;
неоднородные сети, которые
содержат разнотипные компьютеры и системное программное.
Слайд 28Классификация компьютерных сетей
КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
По административным отношениям между компьютерами
ЛВС с
централизованным управлением (с выделенными серверами);
ЛВС без централизованного управления (децентрализованные)
или одноранговые (одноуровневые) сети.
Слайд 29Аппаратное обеспечение сети
Способ (общая схема) соединения компьютеров в сеть называется
топологией.
Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить
четыре базовых топологии: шина, кольцо, звезда и ячеистая топология. Остальные способы являются комбинациями базовых.
Слайд 31ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СОВРЕМЕННЫМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ СЕТЯМ
Основная функция - обеспечение
пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных
в сеть.
Производительность (время реакции, пропускная способность, задержка передачи );
Надежность и безопасность (готовность или коэффициент готовности, безопасность, отказоустойчивость );
Расширяемость и масштабируемость;
Прозрачность;
Поддержка разных видов трафика;
Управляемость;
Совместимость.
Слайд 33Топология “Шина” (общая шина)
В топологии общая шина центральным элементом выступает
пассивный кабель, к которому подключается несколько компьютеров. Передаваемая информация распространяется
по кабелю и доступна одновременно всем компьютерам, присоединенным к этому кабелю.
Для исключения затухания электрического информационного сигнала вследствие переотражений в линии связи такой сети на концах линии устанавливаются специальные заглушки, называемые терминаторами.
Слайд 34Преимуществом топологии является ее дешевизна и простота наращивания – то
есть присоединение новых узлов к сети.
Топология “Шина” (общая шина)
невысокая
производительность, так как при таком способе подключения только один компьютер может передавать данные по сети, поэтому пропускная способность канала связи здесь всегда делится между всеми узлами сети.
Недостатки
низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть.
Слайд 35В сетях с кольцевой конфигурацией данные передаются по кольцу от
одного компьютера к другому.
Топология “Кольцо”
Кольцо́ — базовая топология компьютерной
сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.
Слайд 36Недостатки
время передачи данных увеличивается пропорционально числу соединенных в кольцо
компьютеров;
каждая рабочая станция причастна к передаче данных. Выход из строя
одной станции может парализовать всю сеть.
Топология “Кольцо”
Преимущества
нет ограничения на длину всей сети, т.е. имеет значение только расстояние между отдельными компьютерами.
так как информация постоянно циркулирует по кругу между последовательно соединенными компьютерами, то существенно сокращается время доступа к этим данным;
Слайд 37Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры
сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор).
Топология “Звезда”
Топология звезда
образуется в случае, когда каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему центральному устройству – концентратору.
Концентратор (Hub или Switch) - служит для соединения компьютеров в сети.
Концентратор может иметь различное количество портов подключения (обычно от 4 до 32).
Для Switch скорость соединения любой пары компьютеров определяется скоростью самой медленной сетевой платы в паре (группе).
Общая скорость соединения в сети при использовании hub определяется скоростью самой медленной сетевой платы.
Слайд 38Преимущество
повреждение кабеля является проблемой для одного конкретного компьютера и в
целом не сказывается на работе сети.
Недостатки
высокая стоимость сетевого оборудования из-за
необходимости приобретения специализированного центрального устройства.
возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора.
Топология “Звезда”
Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Получаемую в результате структуру называют также деревом
Слайд 39Ячеистая топология— соединяет каждую рабочую станцию сети со всеми другими
рабочими станциями этой же сети.
Ячеистая топология
В то время как
небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие связей между компьютерами. В таких сетях отдельные, произвольно связанные подсети, имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.
Слайд 40Программное обеспечение сети
Для работы в локальной сети
необходимо специальное сетевое программное обеспечение. В операционной системе Windows уже
имеется всё необходимое для установки сети.
Для организации локальной сети необходимо:
определить имя Рабочей группы;
присвоить каждому компьютеру уникальное в данной Рабочей группе имя и IP-адрес,
установить адрес маски подсети (в некоторых случаях явный IP-адрес и адрес маски подсети можно не устанавливать).
Слайд 41 Установка имени компьютера и рабочей группы
Слайд 42Режимы доступа к ресурсам сети
Локальный ресурс. Запрещается доступ к ресурсам
компьютера пользователям сети. Для обеспечения доступности локальных ресурсов нужно установить
переключатель в положение Общий ресурс.
Общий ресурс. Позволяет использовать ресурсы компьютера (дисковую память и периферийные устройства - принтер, модем) пользователям сети. Для этого, нужно разрешить Открытие общего доступа к папке. При этом требуется определить уровень доступа.
Слайд 43Режимы доступа к ресурсам сети
Только чтение
Позволяет пользователям сети открывать или
копировать файлы и папки.
Полный доступ
Позволяет пользователям сети выполнять все операции
над файлами, папками (переносить, удалять, редактировать, переименовать и т.п.).
Доступ, определяемый паролем
Данный режим предоставляет разным категориям пользователей различные права доступа, например, только чтение или полный доступ.
Слайд 44Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые
протоколами коммуникации.
Протокол коммуникации — это согласованный набор конкретных правил обмена
информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.
Слайд 45Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объем передаваемых данных на пакеты
— отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы их затем
можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация следующего формата:
Слайд 46Пример простейшего протокола обмена пакетами при сеансе связи
Слайд 47Архитектура сети — это реализованная структура сети передачи данных, определяющая
ее топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети.
В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, ее адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроля ошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.
Архитектура сети
Слайд 49Структуризация сетей
Физическая
Логическая
Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров.
Логические связи
представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются
путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.
Слайд 50Оборудование для физической структуризации сети:
Повторитель (Repeator) – используется для физического
соединения различных сегментов кабеля с целью увеличения общей длины сети.
Повторитель позволяет преодолеть ограничения на длину связей за счет улучшения качества сигнала.
Слайд 51Оборудование для физической структуризации сети:
Концентратор (Hub). Когда сетевая карта отсылает
пакет данных концентратор просто делит и усиливает сигнал так, что
его получают все пользователи сети, но принимает только та сетевая карта которой адресован пакет данных.
Слайд 52Оборудование для логической структуризации сети:
Мост (bridge) делит разделяемую среду передачи
сети на части (логические сегменты), передавая информацию от одного сегмента
к другому только в том случае, если передача данных действительно необходима.
Слайд 53Оборудование для логической структуризации сети:
Коммутатор (switch) в отличие от концентратора
анализирует откуда и куда отправлен пакет информации и соединяет только
эти компьютеры, в то время как остальные каналы остаются свободными.
Слайд 54Оборудование для логической структуризации сети:
Маршрутизатор (Router) более эффективно локализирует трафик,
т.к. использует явную адресацию, т.е. числовые составные адреса. Функцией маршрутизатора
является способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий (Ethernet и Token Ring).
