Информационная сеть - совокупность территориально рассредоточенных оконечных систем и объединяющей их телекоммуникационной сети, обеспечивающую доступ прикладных процессов любой из этих систем ко всем ресурсам сети и их совместное использование.

Пользователь (User) - потребитель информации, получивший доступ к информационной сети (физические, юридические лица (фирмы, организации, предприятия)).

Прикладной процесс (Application Process) – это процесс в оконечной системе сети, выполняющий обработку информации для конкретной услуги связи или приложения . Так, пользователь, организуя запрос на предоставление той или иной услуги, активизирует в своей оконечной системе некоторый прикладной процесс .

Оконечные системы информационной сети:

· терминальные системы (Terminal System), обеспечивающие доступ к сети и ее ресурсам ;

· рабочие системы (Server, Host System), предоставляющие сетевой сервис (управление доступом к файлам, программам, сетевым устройствам, обслуживание вызовов и т.д.);

· административные системы (Management System), реализующие управление сетью и отдельными ее частями.

Ресурсы информационной сети :

Информационные ресурсы - информация и знания, накапливаемые во всех областях науки, культуры и жизнедеятельности общества, а также продукции индустрии развлечений. Систематизируются в сетевых банках данных, с которыми взаимодействуют пользователи сети. Эти ресурсы определяют потребительскую ценность информационной сети и должны не только постоянно создаваться и расширяться, но и вовремя обновляться. Устаревшие данные должны сбрасываться в архивы. Пользование сетью обеспечивает возможность получать актуальную информацию, и именно тогда, когда в ней возникает необходимость.

Ресурсы обработки и хранения данных – это производительности процессоров сетевых компьютеров и объемы памяти запоминающих устройств, а также время, в течение которого они используются.

Программные ресурсы - программное обеспечение, участвующее в предоставлении услуг и приложений пользователям, а также программы сопутствующих функций. К последним относятся: выписка счетов, учет оплаты услуг, навигация, поиск информации в сети, обслуживание электронных почтовых ящиков, организация моста для телеконференций, преобразование форматов передаваемых информационных сообщений, криптозащита информации (кодирование и шифрование), аутентификация (электронная подпись документов, удостоверяющая их подлинность).

Коммуникационные ресурсы – это ресурсы, участвующие в транспортировке информации и перераспределении потоков в коммуникационных узлах. К ним относятся емкости линий связи, коммутационные возможности узлов, а также время их занятия при взаимодействии пользователя с сетью. Они классифицируются в соответствии с типом телекоммуникационных сетей:

· ресурсы коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП),

· ресурсы сети передачи данных с коммутацией пакетов,

· ресурсы сети мобильной связи,

· ресурсы наземной вещательной сети,

· ресурсы цифровой сети интегрального обслуживания (ЦСИО) и т. д.

Все перечисленные ресурсы информационной сети разделяемые , т.е. могут использоваться одновременно несколькими прикладными процессами.

Разделяемость может быть как фактической, так и имитируемой.

Базовым компонентом, ядром информационной сети, является телекоммуникационная сеть (TN - Telecommunication Network), которая представляет собой совокупность технических средств, обеспечивающих передачу и распределение потоков информации при взаимодействии удаленных объектов.

Удаленные объекты:

· оконечные системы информационных сетей

· отдельные локальные и территориальные сети.

Телекоммуникационные сети принято оценивать рядом показателей , отражающих в целом возможность и эффективность транспортировки информации в них.

Возможность передачи информации в телекоммуникационной сети связана со степенью ее работоспособности во времени, т. е. выполнения заданных функций

· в установленном объеме

· на требуемом уровне качества

· в течение определенного периода эксплуатации сети или в произвольный момент времени.

Работоспособность сети связана с понятиями надежности и живучести .

Надежность - свойство обеспечивать связь, сохраняя во времени значения установленных показателей качества в заданных условиях эксплуатации . (Внутренние факторы влияния – случайные отказы технических средств, вызываемых процессами старения, дефектами технологии изготовления или ошибками обслуживающего персонала).

Показатели надежности, например:

· отношение времени работоспособности сети к общему времени эксплуатации,

· число возможных независимых путей передачи информационного сообщения между парой пунктов,

· вероятность безотказной связи и т. д.

Живучесть - способность сохранять полную или частичную работоспособность при действии причин , кроющихся за пределами сети и приводящих к разрушениям или значительным повреждениям некоторой части ее элементов (пунктов и линий связи). Возможные причины:

· стихийные

§ землетрясение, оползни, разливы рек и т. п.

· преднамеренные. к преднамеренным

§ ракетно-ядерные удары противника, диверсионные действия, терроризм, нечистоплотная конкуренция и др.

Показатели живучести :

· вероятность того, что между любой парой (заданной парой) пунктов сети можно передать ограниченный объем информации после воздействия поражающих факторов;

· минимальное количество пунктов, линий (или тех и других) сети, выход из строя которых приводит к несвязной сети относительно произвольной пары пунктов;

· среднее число пунктов, остающихся связными при одновременном повреждении нескольких линий связи.

Пропускная способность. В тех случаях, когда сеть не может обслужить (реализовать) предъявляемую нагрузку, имеет смысл говорить об объеме реализованной нагрузки в сети.

Величина реализованной нагрузки определяется пропускной способностью сети связи. В ряде случаев пропускную способность можно оценить количественно. Например, можно оценить величину максимального потока информации, который можно пропустить между некоторой парой пунктов (источник-сток), или определить пропускную способность сечения сети, являющегося самым узким местом при разделении сети между источником и стоком на две части.

Оценка пропускной способности в большой степени связана с параметрами качества обслуживания , так как реализация предъявляемой нагрузки в сети должна осуществляться с заданными параметрами качества.

Качество обслуживания будем понимать как совокупность характеристик, определяющих степень удовлетворения пользователя сети:

· эксплуатационные характеристики сети (скорость передачи информации, вероятность ошибок и т. п.),

· показатели удобства пользования услугами,

· полноты услуг (эти показатели обычно оцениваются в балах) и др.

Рентабельность и стоимость . Телекоммуникационная сеть является рентабельной, если затраты на ее организацию и обеспечение работоспособности окупаются тем экономическим эффектом, который дают предоставляемые пользователям с ее помощью услуги. Основной экономической характеристикой сети связи являются приведенные затраты (общественные затраты), которые определяются стоимостью сети, стоимостью ее эксплуатации и управления.

Постоянные и переменные расходы.

Явные и неявные издержки.

PAGE 1

Лекция

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

И КОММУНИКАЦИЙ

1 Глобальные и локальные компьютерные сети

1.1. Назначение и классификация компьютерных сетей

Современное производство требует высоких скоростей обр а ботки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Нео б ходимо также иметь динамические способы обращения к информ а ции, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление войсками требует участие в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут распол а гаться в различных местах дислокации. Для решения задач упра в ления становятся важными и актуальными скорость и удобство о б мена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений.

В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы их задач обратно пропорциональна их количеству, и это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Нельзя не учитывать и тот факт, что доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики централизации вычислительных средств в одном месте.

Принцип централизованной обработки данных (Рис.1) не отв е чал высоким требованиям к надежности процесса обработки, з а труднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые вр е менные параметры при диалоговой обработке данных в многопол ь зовательском режиме. Кратковременный выход из строя централ и зованной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных.

Центральная ЭВМ

Рис. 1. Система централизованной обработки данных

Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и ПЭВМ потребовало нов о го подхода к организации систем обработки данных, к созданию н о вых информационных технологий. Возникло логическое обоснова н ное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в си с темах централизованной обработки данных к распределенной о б работке данных (Рис. 2).

ЭВМ 1 ЭВМ 2

ЭВМ 3

Терминал Терминал Терминал Терминал

Рис. 2. Система распределенной обработки данных

Распределенная обработка данных - обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компь ю терах, представляющих распределенную систему.

Для реализации распределенной обработки данных были со з даны многомашинные ассоциации, структура которых разрабатыв а ется по одному из следующих направлений;

Многомашинные вычислительные комплексы (МВК);

Компьютерные (вычислительные) сети.

Многомашинный вычислительный комплекс - группа у с тановленных рядом вычислительных машин, объединенных с п о мощью специальных средств сопряжения и выполняющих совмес т но единый вычислительный процесс.

Под процессом понимается некоторая последовательность действий для решения задачи, определяемая программой.

Многомашинные вычислительные комплексы могут быть :

локальными при условии установки компьютеров в одном п о мещении, не требующих для взаимосвязи специального оборудов а ния и каналов связи;

дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса у с тановлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные каналы связи.

Компьютерная (вычислительная) сеть - совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Основные отличия компьютерной сети от многомашинного вычислительного комплекса:

1. Размерность . В состав МВК могут входить обычно две, макс и мум три ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещ е нии. Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ расположенных на расстоянии от нескольких метров до тысяч км.

2. Разделение функций между ЭВМ . Если в многомашинном комплексе функции обработки данных, передачи данных и управл е ния системой могут быть использованы в одной ЭВМ, то в вычисл и тельных сетях эти функции распределены между различными ЭВМ.

3. Необходимость решения в сети задачи маршрутизации с о общений. Сообщение от одной ЭВМ к другой в сети может быть п е редано по различным маршрутам в зависимости от состояния кан а лов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом.

1.2. Классификация вычислительных сетей

Абоненты сети - это объекты, генерирующие или потре б ляющие информацию в сети.

Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, отдельные терминалы. Любой абонент сети подключается к ста н ции.

Станция - аппаратура, которая выполняет функции, связа н ные с передачей и приемом.

Совокупность абонента и станции принято называть аб о нентской системой . Для организации взаимодействия абонентов необходимы линии связи и аппаратура передачи данных, которые называют коммутационной сетью.

Такой переход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентных систем и коммуникационной сети.

Абонентная Абонентная

Система 1 система 2

Коммуникационная

Сеть

Абонентная Абонентная

Система N . . . система 3

Рис. 3. Обобщенная структура компьютерной сети

В зависимости от территориального расположения абонен т ских систем вычислительные сети можно разделить на три осно в ных класса:

Глобальные сети (WAN - Wide Area Network);

региональные сети (MAN - Metropolitan Area Network);

локальные сети (LAN - Local Area Network).

Объединяет абонентов расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осущест в ляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спу т никовой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решать проблему объединения информационных ресурсов всего человеч е ства и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она м о жет включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки - сотни к и лометров.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный ра з брос абонентов вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу отдельных вычислительных сетей о т носятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 - 2,5 км.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычи с лительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неогр а ниченным информационным ресурсам.

Одна из возможных иерархий вычислительной сети приведена на рис.4. Локальные сети могут входить как компоненты в состав р е гиональной сети, региональные сети - объединяться в составе гл о бальной сети и, наконец глобальные сети могут также образовывать сложные структуры.

1. Локальные вычислительные сети

Если в одном помещении, здании или комплексе близлежащих зданий имеется несколько компьютеров, пользователи которых должны решать какие то задачи, обмениваться данными или и с пользовать общие данные, то эти компьютеры целесообразно об ъ единить в локальную сеть (ЛВС).

Основное назначение любой компьютерной сети - предста в ление информационных вычислительных ресурсов подключенных к ней пользователям.

Региональная ЛВС

Сеть 2

Глобальная

Сеть ЛВС

ЛВС

Региональная

Сеть 1

ЛВС ЛВС

Рис. 4. Иерархия компьютерных сетей

В локальной сети каждый персональный компьютер называе т ся рабочей станцией за исключением одного или нескольких комп ь ютеров, называемых файл-серверами (или просто серверами).

В каждой рабочей станции и файл сервере установлены платы сетевых адаптеров. Все рабочие станции и серверы соединены м е жду собой. Для обеспечения функционирования локальной сети н е обходимо соответствующее программное обеспечение. Операцио н ные системы Windows for Workgroups , Windows 95, Windows NT Workstation , Windows 2000/ ME / XP имеют встроенные возможности по организации локальных сетей без выделенного сервера. Обычно такие сети называют одно-ранговыми, поскольку в них все компь ю теры равноправны, каждый из них выполняет как роль рабочего места пользователя, так и роль сервера по обеспечению доступа к своим данным и ресурсам. Правда, при использовании Windows for Workgroups или Windows 95 защиту данных обеспечить не удае т ся, поэтому такие сети можно использовать только в коллективах, где ни у кого нет секретов друг от друга.

Но часто одно-ранговая сеть - это не лучший выход. Ведь пользовательская ОС мало приспособлена для выполнения фун к ций сервера сети, которую ей приходится выполнять. И если на к а ком то компьютере пользователь играет в DUVP , а другие польз о ватели работают с файлами на этом компьютере, то они будут сильно мешать друг другу - скорость их работы резко снизится. Да и многие другие особенности одноранговой сети весьма неудобны - и отсутствие защиты информации, и децентрализованное хранение данных, усложняющее их резервирование, и недостаточная наде ж ность, и многое другое. Поэтому обычно в локальных сетях прим е няются выделенные компьютеры, занимающиеся только обслуж и ванием локальной сети и совместно используемых данных - серв е ры.

В локальных сетях с выделенным сервером на сервере и с пользуются специальные операционные системы, обеспечивающие надежную и эффективную обработку многих запросов от рабочих мест пользователей. На рабочих станциях такой локальной сети может использоваться любая операционная система, например DOS , Windows и т.д., и должен быть запущен драйвер, обеспеч и вающий доступ к локальной сети.

На серверах, в сети до 100 компьютеров, используется опер а ционная система Novell Netware или Windows NT Server .

1. Глобальная вычислительная сеть

В конце 60-х годов по заказу МО США была создана сеть ARPAnet для связи между собой компьютеров этого министерства. При разработке сети ARPAnet ставилась задача обеспечить связь между собой множества удаленных друг от друга разнородных ко м пьютеров, причем эта связь не должна нарушаться при частичных повреждениях сети (например, при бомбардировке одного или н е скольких узлов сети). Разработанные принципы организации таких сетей оказались насколько удачными, что многие другие организ а ции стали создавать собственные сети на тех же принципах. Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть с о б щим адресным пространством (подобно тому, как все телефонные станции одного города поддерживают единую систему телефонных номеров). Эта единая сеть (или сеть сетей, совокупность сетей) и стала пользоваться Internet .

Итак, Internet представляет глобальную компьютерную сеть. Само ее название означает «между сетей». Это сеть соединяющая отдельные сети.

Internet обеспечивает обмен информацией между всеми ко м пьютерами, подключенными в сеть. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют.

Соединения сетей обладает громадными возможностями. С собственного компьютера любой абонент Internet может перед а вать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в играх с абонентами сети из разных стран.

Основные ячейки Internet - локальные вычислительные сети. Это означает, что Internet не просто устанавливает связь между о т дельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц - групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к Internet , то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Internet . Существ у ют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet . Они называются хост - компьютерами (host - хозяин). Каждый по д ключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Схема соединения различных сетей приведена на рис. 5.

К адресам станций предъявляются специальные требования. Адрес должен иметь формат, позволяющий вести его обработку а в томатически, и должен нести некоторую информацию о своем вл а дельце.

С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP - адрес (IP - Internet work Protocol - межсетевой протокол) и доменный адрес.

Оба эти адреса могут применяться равноценно. Цифровой а д рес удобен для обработки на компьютере, а доменный адрес - для восприятия пользователем.

ЛВС

Internet Глобальная сеть 1

ЛВС ЛВС

Глобальная сеть 2

ЛВС ЛВС

Рис. 5. Подключение различных сетей к Internet

Цифровой адрес имеет длину 32 бита. Для удобства он разд е ляется на четыре блока по 8 бит, которые можно записать в дес я тичном виде. Адрес содержит полную информацию, необходимую для идентификации компьютера.

Два блока определяют адрес сети, а два другие - адрес ко м пьютера внутри этой сети.

Адрес сети Адрес компьютера

Внутри сети

8 бит 8 бит 8 бит 8 бит

Адрес Адрес компьютера

Подсети в подсети

Доменный адрес, в отличие от цифрового адреса читается в обратном порядке. Вначале идет имя компьютера, затем имя сети в которой он находится. Компьютерное имя включает, как минимум, два уровня, каждый уровень отделяется от другого точкой. Слева от домена верхнего уровня располагаются другие имена. Все имена, находящиеся слева, - поддомены для общего домена.

Существует имя tutor . sptu . edu . Здесь edu - общий домен для школ и университетов. Tutor - поддомен sptu , который является поддоменом edu .

Для пользователей Internet адресами могут быть просто их р е гистрационные имена на компьютере, подключенном к сети. За именем следует знак @ . Все это слева подсоединяется к имени компьютера.

Пример. Пользователь, зарегистрировавшийся под именем Victor на компьютере, имеющем в Internet имя tutor . sptu . edu , б у дет иметь адрес:

Victor @ tutor . sptu . edu .

Рассмотрим реальный адрес доменного типа для российского отделения Relcom сети Internet :

UK @ python. misa. ac. ru,

где UK , или все что находится левее символа «@» - имя абонента, в данном случае это сокращение;

python . misa . ac . ru , т.е. все, что находится справа от знака «@» - это адрес машины, на которой установлена система;

python - название машины;

misa - название организации - Московский институт стали и сплавов;

Ас - обычно, здесь стоит сокращенное название региона или города, в данном случае Академия наук;

ru - код страны (Russia ).

Часть адреса, обозначенная здесь « ru », называется доменом первого уровня, «ас» - второго уровня и т.д. Одним из принципиал ь ных отличий технологий доменного типа от Filomit подобного типа является то, что количество доменов в адресе абонента не регл а ментируется и может варьироваться в широких пределах. Так, аб о нент Joe , подключенный к машине « Python » через свой компьютер, названный « Mysh » имеет адрес:

joe @ mysh, pethon. misa. ac. ru

Необходимо помнить, что домены первого и второго уровней стандартизированы, а остальные на совести владельца адреса. Н а пример, домены первого уровня обычно являются кодом страны, но могут служить и названием сети, например dov - правительственные учреждения США, edu - сеть образовательных учреждений.

Для обработки пути поиска в доменах имеются специальные серверы имен. Они преобразовывают доменное имя в соответс т вующий цифровой адрес.

Локальный сервер передает запрос на глобальный сервер, имеющий связь с другими локальными серверами имен. Поэтому пользователю просто нет никакой необходимости знать цифровые адреса.

Для выхода в Internet необходимо знать адрес домена, с кот о рым хотите установить связь.

2.Компьютерные коммуникации

Для соединения компьютеров в сеть требуется сетевое обор у дование и программное обеспечение.

Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: сообщение, передатчик, средства передачи, приемник.

Передатчик - устройство, являющееся источником данных.

Приемник - устройство, принимающее данные.

Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.

Сообщение - цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи. Это может быть файл базы да н ных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.

Средства передачи - физическая передающая среда и сп е циальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.

Для передачи сообщений в вычислительных сетях использ у ются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы и специальные каналы для пер е дачи цифровой информации. Применяются также радиоканалы и каналы спутниковой связи.

Особняком в этом отношении стоят локальные вычислител ь ные сети (ЛВС), где в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный к а бель.

Информацию можно передавать в цифровом (узкополосном способе передачи) или аналоговом виде. Цифровой способ перед а чи позволяет в каждый момент времени использовать передающую среду только двумя пользователями и допускает нормальную раб о ту только на ограниченном расстоянии (длина линии связи не более 1000 м).

Аналоговый способ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот. При аналоговом способе п е редачи цифровых данных происходят изменения одного из пар а метров несущего сигнала (амплитуда, фазы, частоты) по закону п е редаваемого сообщения.

В сетях высокого уровня иерархии - глобальных и регионал ь ных используется широкополосная передача, которая предусматр и вает работу для каждого абонента по своей частоте в пределах о д ного канала. Это обеспечивает взаимодействие большого количес т ва абонентов при такой скорости передачи данных. Широкополо с ная передача позволяет совмещать в одном канале передачу ци ф ровых данных, изображения и звука.

Типичным аналоговым каналом является телефонный канал. Когда абонент снимает трубку, то слышит равномерный звуковой сигнал - это и есть сигнал несущей частоты. Так как он лежит в ди а пазоне звуковых частот, то его называют тональным сигналом. Для передачи по телефонному накалу речи необходимо управлять си г налом несущей частоты - модулировать его. Воспринимаемые ми к рофоном звуки преобразуются в электрические сигналы, а то, в свою очередь, и модулируют сигнал несущей частоты. При перед а чи цифровой информации управление производят информационные байты - последовательность единиц и нулей.

Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммун и кационную среду, необходимо согласовывать сигналы с выхода ЭВМ с параметрами сигналов передаваемых по каналам связи. При этом должно быть выполнено как физическое согласование (форма, амплитуда и длительность сигнала), так и кодовые.

Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи называют адаптерами или сетевыми адаптерами . Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одн о го канала связи.

Кроме одноканальных адаптеров используются и многок а нальные устройства - мультиплексоры передачи данных или просто мультиплексоры.

Мультиплексор передачи данных - устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи.

Как уже говорилось ранее, для передачи цифровой информ а ции по каналу связи необходимо поток битов преобразовывать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие - преобразовывать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство - модем.

Модем - устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передачи их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.

Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети являе т ся канал связи. Поэтому при построении ряда вычислительных с е тей стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний. Для выполнения фун к ций коммутации используются специальные устройства - конце н траторы (или хабы).

Концентратор - устройство , коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения.

В ЛВС, где физическая передающая среда представляет с о бой кабель ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются специальные устройства - повторители.

Повторитель - устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, ра с стояние.

Существуют локальные и дистанционные повторители. Л о кальные повторители позволяют соединять фрагменты сетей, ра с положенные на расстоянии до 50 м, а дистанционные - до 2000.

Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соедин е ние нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства - отправить сообщение адресату в нужную сеть. Называется такое устройство маршрутизатор.

Маршрутизатор или роутер - устройство, соединяющее сети разного типа, но использующее одну операционную систему.

С помощью двух адресов - адреса сети и адреса узла маршр у тизатор однозначно выбирает определенную станцию.

Узел - любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

Например, необходимо установить связь с абонентом тел е фонной сети, находящимся в другом городе. Сначала набирается адрес телефонной сети этого города - код города. Затем - адрес у з ла этой сети - телефонный номер абонента. Функции маршрутиз а тора выполняет оператор АТС.

1. Электронная почта

Электронная почта - выполняет функции обычной почты. Она обеспечивает передачу сообщений из одного пункта в другой. Эле к тронная почта, основываясь на сетевом использовании компьют е ров, дает возможность пользователю получать, хранить и отпра в лять сообщения своим партнерам по сети. Здесь имеет место тол ь ко однонаправленная связь. Это ограничение не является слишком важным, поскольку в пятидесяти случаев из ста служебные перег о воры по телефону имеют целью лишь получение информации. Для обеспечения двухсторонней связи придется многократно посылать и принимать сообщения по электронной почте или воспользоваться другим способом коммуникации.

Основным преимуществом электронной почты является нез а висимость от времени. Электронное письмо приходит сразу же п о сле его отправления и хранится в почтовом ящике до получения а д ресатом. Кроме текста оно может содержать графические и звук о вые файлы, а также двоичные файлы - программы.

При отправлении сообщений по электронной почте необход и мо указывать в адресе не только имя хост - компьютера, но и имя абонента, которому сообщение предназначено.

Формат адреса электронной почты должен иметь вид:

имя пользователя @ адрес - хост компьютера.

Необходимо помнить, что различные сети применяют разли ч ную адресацию пользователей. Отправляя сообщение по электро н ной почте в другую сеть, следует использовать принятую там си с тему адресов.

Электронная почта может предоставлять пользователю ра з личные возможности в зависимости от программного обеспечения.

Чтобы посылаемое сообщение стало доступно всем пользов а телям электронной почты, его следует поместить на компьютерную доску объявлений, при желании можно указать, что это частная корреспонденция. Можно послать отправление с уведомлением о его получении адресатом.

Любые сети, созданные или проложенные по каким-либо территориям с помощью технических средств и ориентированные на обслуживание различных категорий пользователей, составляют инженерную инфраструктуру жилых и производственных объектов, городов и государств. Они имеют определённую структуру, позволяющую наиболее эффективно реализовать потребности государств, общественных формаций, отраслей хозяйства и личностей. В информационных процессах, системах и технологиях под термином «сеть» понимают как минимум несколько компьютеров и иных вычислительных машин, соединённых между собой с помощью специального оборудования для обеспечения вычислений и обмена различными видами информации. Сложные сети подразумевают большое количество пользователей, разветвлённую структуру, узлы коммутации и коммуникации, соединяющие всех в единую структуру.

Коммуникационная сеть – система объектов, осуществляющих функции создания (генерации), преобразования, хранения и потребления продукта и линий передачи, по которым осуществляется передача этого продукта внутри сети. Объекты такой системы называют пунктами или узлами сети, а линии – коммуникациями, соединениями или каналами связи. Продуктом в таких сетях может быть энергия, масса и информация.

Создание первых коммуникационных компьютерных сетей, ориентированных, в первую очередь, на проведение математических вычислений, породило их название – «вычислительные сети ».

Вычислительная сеть – компьютерная коммуникационная сеть, предназначенная для проведения измерений, экспериментов, сложных объединённых математических вычислений и т.п. работ, в том числе в автоматических и автоматизированных системах.

Почти сразу же с появлением вычислительных сетей, они стали использоваться для обмена различного рода данными (сети передачи данных) и информацией. Развитие компьютерных сетей и сетевых технологий показало возможность с их помощью наиболее полно раскрыть информационную сущность сетей и организовать широкомасштабное информационное обеспечение социума. Это привело к тому, что вычислительные сети, обеспечивающие обмен информационными ресурсами, стали называть «информационными сетями». При этом не предполагается отказаться от проведения сетевых вычислений, более того эта технология постоянно совершенствуется, и ныне объединённые в информационную сеть суперкомпьютеры позволяют проводить сверхбыстрые вычисления, связанные с потребностями любых предметных областей.

Информационная сеть – коммуникационная сеть, в которой информация выступает в качестве продукта создания, переработки, хранения и использования.

Отметим, что вычислительные устройства, используемые при создании сетей, исторически носят различные названия: вычислительные машины (ВМ), электронно-вычислительные машины (ЭВМ), мини- и микро-ЭВМ, компьютеры, в том числе персональные (ПК), суперкомпьютеры и др. Они могут выполнять и специфические, отличные друг от друга функции, однако в нашем случае будем воспринимать их как аналогичные устройства и в тексте использовать, как синонимы.

Итак, перейдём к рассмотрению видов и типов сетей.

По функциональной принадлежности выделим сети:

● Информационные,

● Вычислительные,

● Информационно-вычислительные.

По методам передачи данных существуют сети с:

1) передачей данных по выделенным каналам связи;

2) коммутацией каналов;

3) коммутацией сообщений;

4) коммутацией пакетов сообщений.

Представленные систематизации сетей по функциональной принадлежности и методам передачи данных подразумевают их структурирование. Архитектура сети включает в себя три структуры:

● логическую,

● аппаратурную,

● программную.

Рассмотрение логической структуры необходимо при решении исследовательских задач, состоящих из двух видов: анализа и синтеза. Логическая структура сети предполагает наличие следующих компонентов:

● компьютеров (вычислительных машин),

● главного управляющего компьютера,

● вспомогательного компьютера,

● коммуникационных устройств и систем,

● территориального оборудования.

Реальные структуры сети могут отличаться от логической. В одной ЭВМ сети могут быть сосредоточены функции вычислительной, главной управляющей и коммутационной машины.

Аппаратурная структура подразумевает в данном случае топологию сети, рассматриваемую в рамках данной темы.

Программная структура включает ОС, и различное ПО, обеспечивающее взаимосвязь компьютеров в сетях, передачу информации, защиту от несанкционированных действий и др. Программное обеспечение рассматривается в теме 8.

Развитие компьютерных техники и технологий вызвало к жизни потребность обмениваться информацией не только в одной организации, но и с другими предприятиями и отдельными лицами, находящимися на различном удалении друг от друга. Это способствовало развитию территориальных, региональных, международных (глобальных) компьютерных систем и появлению всемирной «сети сетей» – Интернет. При этом оказалось, что компьютер можно подключить к абонентской телефонной сети и получить доступ к другим абонентам сети Интернет, электронной почте, телетайпам и телефаксам, работающим с этой сетью и т.д. В общем случае для создания простых, но эффективных автоматизированных информационных технологий можно использовать два–три ПК, позволяющих, в том числе, создание раздельных, распределенных и интегрированных ресурсов.

Рост информационных систем, объединяющихся между собой для обмена информацией и решения других задач, инициировал создание международных сетей, а затем и Интернета. Разнородные сети физически можно соединить каналами связи, но невозможно обеспечить функционирование различного технического и программного обеспечения без согласования соответствующих параметров. Это обстоятельство явилось решающим для формирования единых сетевых правил, а затем и стандартов Интернета, повлиявшим на создание Интернет технологий.

Под технологией Интернет понимается совокупность правил и процедур, в результате выполнения которых происходит получение пользователем информационных ресурсов Интернета.

Структура технологии Интернет базируется на общей структуре сетей и состоит из следующих элементов:

● аппаратное обеспечение – линии связи и необходимое оборудование (маршрутизаторы, сервера, пользовательские системы);

● программное обеспечение – серверные приложения, обеспечивающие функционирование основных узлов сети, клиентское программное обеспечение (браузеры, почтовые программы, FTP-клиенты);

● организационное обеспечение – иерархическая структура, на вершине которой находятся телекоммуникационные компании, владеющие крупными каналами связи. Ниже – региональные поставщики, провайдеры Интернет услуг (первичные – владеющие собственными каналами связи с опорной сетью и вторичные – арендующие каналы у первичных провайдеров и региональных телекоммуникационных компаний).

Любая сеть характеризуется наличием одной или нескольких структур, управляющих её работой и конечными пользователями (исполнителями, клиентами, заказчиками и т.п.). В информационных сетях управляющие системы называются серверами.

Под термином «сервер » (англ. « server » – обслуживающий процессор, узел обслуживания) понимают подключенную к сети, достаточно мощную вычислительную машину, обладающую определёнными ресурсами общего пользования, а также, как правило, возможностью объединять некоторое количество компьютеров как в локальной, так и в глобальной информационных сетях. Серверы обычно выполняют функции административного управления в сети и при этом называются администраторами системы . В их задачи входит проверка работоспособности системы (каналов, компьютеров, программ и т.п.); выявление сбоев, несанкционированного доступа и других нарушений в сети; восстановление работоспособности сети; учёт работы сети, подготовка отчётов о её работе и предоставление пользователям информации о ресурсах сети.

По назначению серверы делятся на: файловый, коммуникационный, приложений, почтовый и др.

Исторически первым появился файловый сервер (« File Server ») и предназначался для обеспечения клиентов определенными программами и файлами. По запросам пользователей файл-сервер предоставляет копии определённых программных компонентов. Поэтому сервер должен иметь мощные хранилища для всех требуемых программ. Работа файлового сервера во многом соответствует централизованной диспетчеризации.

Коммуникационный сервер обеспечивает вспомогательные функции связи, прокладывая оптимальные маршруты для доставки корреспонденции. Для этого он использует таблицы: контроль, состояние узлов сети.

Сервер приложений (« Application Server ») выполняет все необходимые работы, а пользователи имеют дело только с исходными данными и с результатом обработки.

Почтовый сервер предназначен для организации электронной почты. Программное обеспечение почтового сервера можно установить на любом ПК с любым доменным именем, даже третьего или четвёртого уровня.

Кроме того, в сетях используют: сервер баз данных (« Data Base Server »), принт-сервер, факс-сервер и др. В качестве ПО наиболее широко применяется Windows NT .

Подключённые в сети к серверам компьютеры называют рабочими станциями (РС) или клиентами. Разница заключается в применяемом программном обеспечении, позволяющем использовать компьютеры в сети только как сервер или как РС. Возможен вариант, когда любой компьютер в сети может быть в одних условиях сервером, а в других – «клиентом». «Клиентом » обычно считается менее мощный компьютер, ресурсы которого не предоставляются в совместное использование в сети. Сеть, образованная из компьютеров «серверов» и «клиентов», базирующаяся на ПО, обеспечивающем их работу в таких режимах, называется «клиент-серверной ».

Основной задачей сети является надёжная организация оперативного обмена информацией между её абонентами, что выполняется системой передачи данных (СПД), организуемой в этой сети. Выполнение такой цели зависит от выбранной структуры сети, пропускной способности её каналообразующей аппаратуры, способа передачи данных и др.

К основным требованиям, предъявляемым к сетям, относятся: простота использования, высокая скорость передачи информации, низкая стоимость и соблюдение секретности. Важными параметрами сетей являются также открытость, надёжность, динамичность, автономность. Кроме того, сеть определяется используемыми в ней ресурсами, программно-техническими решениями, интерфейсом, возможностью осуществления безошибочной передачи информации, а также сервисами.

Под интерфейсом понимается способ доступа пользователя к ресурсам сети. Он подразумевает внешний вид представления информации на экране дисплея компьютера, удобство и простоту выполнения необходимых команд, дружественное меню и систему подсказок, стандартную методику работы с программами, систему вывода на дисплей сообщений, контролирующих функционирование сети (мониторинг), максимальное использование естественных языков и др.

С точки зрения организации существует разделение сетей на три вида: реальные, искусственные и одноранговые. Рассмотрим их подробнее.

К реальным сетям относят такие, в которых компьютеры соединяются между собой по определённой схеме посредством специальных устройств – сетевых адаптеров и требуется присутствие специалистов, осуществляющих контроль и эксплуатацию таких сетей. Они называются «real network или Network With an Attitude» (NWA). Например, NetWare фирмы Novell и Windows NT фирмы Microsoft . Более сложной и одновременно распространённой считается технология сети «клиент/сервер», когда любой компьютер сети в определённых ситуациях может быть попеременно как сервером, так и клиентом. Их ИР, как правило, размещаются на жёстких дисках одного или нескольких серверов. В любом случае, где бы ни размещался общий ИР, он доступен всем пользователям этой сети.

Искусственные сети не требуют специального сетевого жёсткого диска. Компьютеры в этих сетях связываются между собой через последовательные или параллельные порты без специальных сетевых адаптеров. Иногда такая связь называется ноль-модемной или ноль-слотовой (англ. « zero - slot network »), так как ни в один из слотов компьютера не включена сетевая плата (адаптер). Такие сети работают очень медленно и, как правило, позволяют осуществлять одновременную работу лишь с двумя компьютерами. К ним относятся Laplink , Interlink и др.

Одноранговые сети организуются по принципу «равный среди равных» (англ. « peer - to - peer network ») иотносятся к промежуточному типу между реальными и искусственными. В одноранговой сети в зависимости от необходимости каждый компьютер может быть сервером или РС. Например, РС с подключённым к ней принтером может использоваться как сетевой сервер печати и т.п. Фирма Microsoft встраивает такую сеть в операционные системы Windows’95/97/98/2000. Компания Artisoft предлагает одноранговую сеть LANtastic , работающую с операционными системами DOS и Windows .

Преимущество таких сетей заключается в предоставлении ими почти таких же возможностей (сервисов), как и в реальных сетях, при том, что их гораздо легче устанавливать и обслуживать. Кроме того, не требуется однозначно выделять серверы, так как любой компьютер может быть сервером и одновременно клиентом. При этом с компьютеров пользователей можно обращаться к папкам, файлам и принтерам, находящимся на других компьютерах этой сети.

Важным аспектом сетевых технологий является выбор метода передачи сообщений в сети . Известны и используются три метода передачи.

Метод передачи с приоритетным доступом . С передающего компьютера поступает запрос на передачу информации. Ему предоставляется канал во временное пользование. Все остальные компьютеры сети ожидают окончания сеанса передачи.

Метод с челночным опросом . В сети циркулирует информационный пакет с пустым интервалом и последовательно опрашивает все компьютеры на потребность передачи ими информации. Если такая потребность имеется, движущийся интервал подхватывает возможный для передачи информационный пакет и переносит его адресату.

Метод пакетов-маркеров . Этот метод подобен контейнерным перевозкам, когда подготовленное к передаче сообщение «конвертируется» (преобразуется) в пакеты с адресом и ждёт оказии с транспортёром, которым в данном случае является маркированный интервал времени. Этот интервал может использоваться только одним компьютером.

Если принята одноканальная система связи, то в любой момент времени передавать данные может только одна РС. При многоканальной системе связи максимальное число передаваемых сообщений равно числу информационных каналов. Подобная система позволяет передавать графическую информацию и организовывать видеоконференции.

Процессы, осуществляемые в сети, можно разделить на основные и вспомогательные. К основным относятся прикладные процессы – ввод, обработка, хранение и передача информации пользователям. Вспомогательными считаются процессы взаимодействия прикладных процессов друг с другом с помощью средств коммуникации. Эти процессы достаточно сложны, поэтому Международная организация стандартов (ISO ) рекомендует делить их на семь уровней. Сверху вниз это:

Прикладной (7),

Представительный (6),

Сеансовый (5),

Транспортный (4),

Сетевой (3),

Канальный (2),

Физический (1).

Любой уровень выполняет указания вышестоящего уровня. Прикладной уровень использует сервис всех остальных уровней процессов взаимодействия. Основная задача уровней – обеспечить надёжное взаимодействие прикладных процессов. Вышестоящие уровни способны исправлять ошибки нижестоящих. Так, например, ошибка, пропущенная канальным уровнем при передаче информации, будет выявлена и исправлена транспортным.

Результаты освоения темы

Изучая данную тему, вы будете знать:

• что в себя включают сетевые информационные технологии;
• какие бывают виды сетевых информационных технологий;
• как коллективно работать в сети.

Основные понятия:

• Вычислительная, коммуникационная и информации оная сеть;
• Локальные, региональные (территориальные) и глобальные сети;
• Интернет технологии. Онлайн и офлайн технологии;
• Реальные, искусственные и одноранговые сети;
• Топология и протоколы сетей. Пакет. Трафик;
• Web-технологии, сервисы Интернета.

В 1960-е годы появились первые вычислительные сети (ВС) с ЭВМ. С этого времени собственно и появляются сетевые информационные технологии, позволившие объединить технологии сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи.

Сеть (Network) – это взаимодействующая совокупность объектов, связанных друг с другом линиями связи.

В информационных процессах, системах и технологиях под термином “сеть” понимают как минимум несколько компьютеров и иных вычислительных машин, соединённых между собой с помощью специального оборудования для обеспечения вычислений и обмена различными видами информации. Сложные сети подразумевают большое количество пользователей, разветвлённую структуру, узлы коммутации и коммуникации, соединяющие всех в единую структуру.

Основу сетевых технологий составляют вычислительные сети – средства связи (телекоммуникации), с помощью которых распределённые в пространстве компьютеры объединяются в систему.

Вычислительную сеть называют также сетью ЭВМ или компьютерной сетью (Computer network). Она представляетвычислительный комплекс, включающий территориально распределённую систему компьютеров и их терминалов, объединенных в единую систему.

Почти сразу же с появлением вычислительных сетей, они стали использоваться для обмена различного рода данными (сети передачи данных) и информацией. Развитие компьютерных сетей и сетевых технологий показало возможность с их помощью организовать широкомасштабное информационное обеспечение людей.

Это привело к тому, что вычислительные сети, обеспечивающие обмен информационными ресурсами, стали называть “информационными сетями ”, представляя разновидность коммуникационных сетей.

При этом не предполагается отказаться от проведения сетевых вычислений, более того эта технология постоянно совершенствуется, и ныне объединённые в информационную сеть суперкомпьютеры позволяют проводить сверхбыстрые вычисления, связанные с потребностями любых предметных областей.

Отметим, что по области использования (распространения) выделяют локальные, региональные (территориальные) и глобальные сети.

Они имеют по сравнению с WAN менее развитую архитектуру и используют более простые методы управления взаимодействием узлов сети. Небольшие расстояния между узлами сети и простота управления системой связи позволяют обеспечивать высокую скорость передачи данных.

В ЛВС расстояние между компьютерами обычно ограничено до 1–2,5 км, скорость передачи информации составляет более одного Мбит/с. Такая сеть состоит из трёх основных компонент: одной или нескольких центральных (главных) машин (серверов), рабочих станций и коммуникаций.

ЛВС легко адаптируются к изменённым условиям эксплуатации и модернизируются. Они обладают гибкой архитектурой, что позволяет легко изменять места дислокации соответствующих РС. Хотя нет чёткой классификации ЛВС, обычно выделяют следующие признаки: назначение, топология, типы используемых ЭВМ, организация управления, передачи информации, методы теледоступа и доступа, физические носители информации и др.

Обычно их делят по территориальному признаку на региональные и глобальные сети.

Поэтому региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network). К региональным относятсякорпоративные сети (сети масштаба предприятия), связывающие между собой ЛВС, охватывающие территорию, как правило, представляющую одно или несколько близко расположенных зданий, входящих в состав этой корпорации (предприятия). Они образуют сложные информационные системы (инфосистемы) с распределённой информационной архитектурой.

К корпоративной информационной системе (КИС) относится “Интранет”. Эта технология подразумевает единство для внутреннего пользователя и внешнего потребителя, которым может быть один и тот же человек. Внутренним пользователем он является для своей организации, а внешним потребителем – для сторонней компании. Метод удобен для использования при работе организаций со своими филиалами, а также в различных корпорациях.

Глобальная вычислительная сеть (Wide Area Network, WAN) – это множество географически удалённых друг от друга компьютеров (host-узлов), взаимодействующих между собой с помощью коммуникационных каналов передачи данных и специального программного обеспечения – сетевых операционных систем. Хост-компьютеры – мощные многопользовательские вычислительные системы (сервера), а также специализированные компьютеры, выполняющие функции коммуникационных узлов. Пользователи персональных компьютеров становятся абонентами такой сети после подключения своих компьютеров к её основным узлам.

В зависимости от принятого способа управления сети делятся на: централизованные, децентрализованные и смешанные.

Интернет децентрализованная интерсеть. Принцип её построения заключается в организации магистралей (высокоскоростных телефонных, радио, спутниковых и других линий связи) между центральными узловыми станциями.

Рост информационных систем, объединяющихся между собой для обмена информацией и решения других задач, инициировал создание международных сетей, а затем и Интернета. Это способствовало появлению интернет технологий.

Современные сетевые технологии представляют возможность работать в отложенном (оффлайн) и интерактивном (онлайн) режиме, обеспечивают связь с любыми доступными информационными источниками, позволяют осуществлять профессионально-ориентированное консультирование и обучение и др.

Онлайновые технологии включают интерактивные виды услуг в интернете: ISQ, интернет-телефонию и др.

Оффлайновые технологии включают: списки рассылки, группы новостей, веб-форумы, электронную почту и т.д.

В информационных сетях управляющие системы называются серверами. Под термином “сервер” (англ. “server” – обслуживающий процессор, узел обслуживания) понимают подключенную к сети, достаточно мощнуювычислительную машину, обладающую определёнными ресурсами общего пользования, а также, как правило, возможностью объединять некоторое количество компьютеров как в локальной, так и в глобальной информационных сетях. Сетевые узлы с серверами, называют хостами (англ. “host” – хозяин). Обычно они становятся провайдерами Интернета.

Серверы обычно выполняют функции административного управления в сети и при этом называются администраторами системы . В их задачи входит проверка работоспособности системы (каналов, компьютеров, программ и т.п.); выявление сбоев, несанкционированного доступа и других нарушений в сети; восстановление работоспособности сети; учёт работы сети, подготовка отчётов о её работе и предоставление пользователям информации о ресурсах сети.

По назначению серверы делятся на: файловый, коммуникационный, приложений, почтовый и др. Кроме того, в сетях используют: сервер баз данных (“Data Base Server”), принт-сервер, факс-сервер и др.

Подключённые в сети к серверам компьютеры называют рабочими станциями (РС) или клиентами. Разница заключается в применяемом программном обеспечении, позволяющем использовать компьютеры в сети только как сервер или как РС. Возможен вариант, когда любой компьютер в сети может быть в одних условиях сервером, а в других – “клиентом”. “Клиентом” обычно считается менее мощный компьютер, ресурсы которого не предоставляются в совместное использование в сети. Сеть, образованная из компьютеров “серверов” и “клиентов” и базирующаяся на ПО, обеспечивающем их работу в таких режимах, называется “клиент-серверной ”.

С точки зрения организации существует разделение сетей на три вида: реальные, искусственные и одноранговые.

К реальным сетям относят такие, в которых компьютеры соединяются между собой по определённой схеме посредством специальных устройств – сетевых адаптеров и требуется присутствие специалистов, осуществляющих контроль и эксплуатацию таких сетей. Они называются “real network или Network With an Attitude” (NWA).

Искусственные сети не требуют специального сетевого жёсткого диска. Компьютеры в этих сетях связываются между собой через последовательные или параллельные порты без специальных сетевых адаптеров. Иногда такая связь называется ноль-модемной или ноль-слотовой (англ. “zero-slot network”), так как ни в один из слотов компьютера не включен сетевой адаптер. Такие сети работают очень медленно и, как правило, позволяют осуществлять одновременную работу лишь с двумя компьютерами.

Одноранговые сети организуются по принципу “равный среди равных” (англ. “peer-to-peer network”) и относятся к промежуточному типу между реальными и искусственными. В такой сети в зависимости от необходимости каждый компьютер может быть сервером или РС. Например, РС с подключённым к ней принтером может использоваться как сетевой сервер печати и т.п. Преимущество таких сетей заключается в предоставлении ими почти таких же возможностей (сервисов), как и в реальных сетях, при том, что их гораздо легче устанавливать и обслуживать. Кроме того, не требуется однозначно выделять серверы, так как любой компьютер может быть сервером и одновременно клиентом.

Структура построения сетей (топология), в первую очередь, определяется способом соединения компьютеров между собой.

В общем случае различают “шинное” (параллельное подключение компьютеров к одной линии связи), звездообразное (радиальное, т.е. когда все РС соединяются с сервером), кольцевое и смешанное соединения компьютеров в сеть. К смешанному относят как одновременное использование названных выше способов соединения, так и иерархическое, многосвязное (в этом случае каждый компьютер соединяется со всеми остальными в сети) соединение компьютеров в сеть.

С точки зрения количества используемых ЭВМ сети можно разделить на малые (до 10 ПК), средние (до 30 ПК) и большие (более 30 ПК).

По типу используемых средств передачи информации сети бывают проводные (кабельные), беспроводные (радио и спутниковые) и комбинированные.

Важным аспектом сетевых технологий является выбор метода передачи сообщений в сети . Известны и используются три метода передачи: метод передачи с приоритетным доступом, метод с челночным опросом и метод пакетов-маркеров. Существуют варианты использования смешанных типов передачи данных.

Метод передачи с приоритетным доступом . С передающего компьютера поступает запрос на передачу информации. Ему предоставляется канал во временное пользование. Все остальные компьютеры сети ожидают окончания сеанса передачи.

Метод с челночным опросом . В сети циркулирует информационный пакет с пустым интервалом и последовательно опрашивает все компьютеры на потребность передачи ими информации. Если такая потребность имеется, движущийся интервал подхватывает возможный для передачи информационный пакет и переносит его адресату.

Метод пакетов-маркеров . Этот метод подобен контейнерным перевозкам, когда подготовленное к передаче сообщение “конвертируется” (преобразуется) в пакеты с адресом и ждёт оказии с транспортёром, которым в данном случае является маркированный интервал времени. Этот интервал может использоваться только одним компьютером.

По методам передачи данных существуют сети с:

1) передачей данных по выделенным каналам связи;
2) коммутацией каналов;
3) коммутацией сообщений;
4) коммутацией пакетов сообщений.

Сетевые протоколы
Для возможности создания и эффективного функционирования любой сети необходимо стандартизировать методы работы в ней. С этой целью разрабатываются и используются сетевые протоколы.

Передача и приём сообщений в любых компьютерных сетях осуществляется с помощью специальных протоколов обмена данными, представляющих набор семантических и синтаксических правил, определяющих поведение функциональных блоков в сети.

На низком уровне обмен данными между ПК производится методом передачи пакетов сообщений. Протоколы среднего уровня NetBIOS, IPX/SPX, TCP/IP обычно выполняют функции транспортного средства, позволяя компьютерам сети обмениваться данными друг с другом. Протоколы высокого уровня обеспечивают перенаправление файлов и обслуживание файл-серверов методом передачи пакетов сообщений с использованием протоколов среднего уровня.

В Интернет данные пересылаются в пакетах с помощью протокола IP.

IP-протокол (Internet Protocol) является межсетевым протоколом. Он обеспечивает доставку сетевых пакетов с информацией и межмашинные коммуникации. Протокол управляет адресацией пакетов, направляя их по разным маршрутам между узлами сети, и позволяет объединять различные сети.

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами .

Сети обычно находятся в частном ведении пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:

Локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.

Распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

Сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);

Каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

Различного рода преобразователи сигналов;

Сетевое оборудование.

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть (рис. 1.1).

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей.

Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.

Рис. 1.1. Информационные и коммуникационные сети

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.

Каналы связи (data link) создаются по линиям связи при помощи сетевого оборудования и физических средств связи. Физические средства связи построены на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира. Между взаимодействующими информационными системами через физические каналы коммуникационной сети и узлы коммутации устанавливаются логические каналы.

Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах. Логический канал можно охарактеризовать как маршрут, проложенный через физические каналы и узлы коммутации.

Информация в сети передается блоками данных по процедурам обмена между объектами. Эти процедуры называют протоколами передачи данных.

Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик (traffic) – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Существенное влияние на характеристику сети оказывает метод доступа. Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи (кабелю).

В сети все рабочие станции физически соединены между собою каналами связи по определенной структуре, называемой топологией. Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Состав основных элементов в сети зависит от ее архитектуры. Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств сети. Архитектура определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

В основном выделяют три вида архитектур: архитектура терминал – главный компьютер, архитектура клиент – сервер и одноранговая архитектура.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации, методам доступа, видам среды передачи, скоростям передачи данных и т. д.