РАЗДЕЛ 3. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

Тема 10. Виды компьютерных сетей

Компьютерная сеть (computer network) – совокупность компьютеров и некоторых устройств, объединенных с помощью программных и аппаратных средств, для осуществления пользователями обмена информацией и совместного доступа к различным сетевым ресурсам. Компьютерную сеть можно представить как совокупность компьютеров, сетевого оборудования и каналов связи.

Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Логический и физический способы соединения компонентов компьютерной сети называется ее топологией. Топологии различаются максимальной длиной и типом соединительного кабеля (коаксиальные, оптоволоконные, витая пара), способом присоединения сетевых устройств, возможностью подключения дополнительных устройств, скоростью обмена информацией, отказоустойчивостью, возможностью управления и другими характеристиками. Наиболее распространенные виды топологий сетей: «кольцо» (рис 2.3.1, a), линейная или «шина» (рис 2.3.1, b), «звезда» (рис 2.3.1, c), древовидная (рис 2.3.1, d).

b)

a)

c)

d)

Рис. 2.3.1. Виды технологий сетей

Архитектура сети – это реализованная структура сети, определяющая ее топологию, состав устройств и правила их взаимодействия. Некоторые виды архитектур: Ethernet – сеть с линейной и звездообразной топологиями; Arcnet – сеть с древовидной топологией; Token Ring – сеть с кольцевой топологией.

Компьютерные сети по степени географического распространения разделяют на две основные группы. Основой для построения сети любого масштаба является локальная вычислительная сеть (ЛВС или LAN – Local Area NetWork) – сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия. Она бывает как простой (два компьютера, соединенные кабелем), так и сложной (сотни соединенных компьютеров и периферийных устройств на крупном предприятии). Отличительная черта ЛВС – все устройства, входящие в нее, расположены на ограниченной территории.

97

Глобальная вычислительная сеть (ГВС или WAN – World Area NetWork) – сеть, соединяющая компьютеры, удаленные географически на большие расстояния друг от друга (рис. 2.3.2). Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети. Самой крупной ГВС в настоящее время является Интернет.

Рис. 2.3.2. Глобальная сеть

Наиболее распространены сейчас ЛВС архитектуры Ethernet линейной, звездообразной, смешанной (звезда-шина) топологий. Их аппаратное обеспечение в простом варианте составляют сетевые кабели, соединяющие разъемы, объединяющие сетевые устройства. При прокладке этих ЛВС используется недорогой кабель – витая пара и специальные коннекторы RJ-45 для подключения сетевых кабелей к сетевым устройствам и сетевым адаптерам. Объединяющие сетевые устройства – хабы (hub), или концентраторы и свитчи (switch), или коммутаторы расширяют топологические и функциональные возможности ЛВС. К портам хаба/свитча (рис. 2.3.1, c) подключаются сетевые кабели, идущие от каждого ПК сети, общих сетевых принтеров, других хабов (объединяющих, например, другие сегменты ЛВС). В системном блоке каждого ПК, подключаемого к ЛВС, должен быть установлен и настроен сетевой адаптер.

Для объединения ЛВС между собой используются различные устройства:

мосты (bridge), маршрутизаторы (router), шлюзы (gateway).

В настоящее время все более широкое распространение получают беспроводные ЛВС. Они применяются там, где прокладка кабелей затруднена, нецелесообразна или просто невозможна – в исторических зданиях, промышленных помещениях с металлическим или железобетонным полом, в офисах с краткосрочной арендой, на выставках, конференциях и т.п. Аппаратные средства беспроводной ЛВС: сетевые радио-адаптеры44 и беспроводные точки доступа45, имеющие всенаправленные антенны для передачи информации с помощью радиоволн.

44Устанавливаются в корпус системного блока ПК.

45Аналог проводных хабов.

98

Связь между беспроводной и проводной ЛВС осуществляется с помощью точек доступа, оборудованных разъемами для подключения сетевых кабелей.

Важной областью применения беспроводных сетей является организация связи между удаленными сегментами ЛВС при отсутствии инфраструктуры передачи данных (кабельных сетей общего доступа, высококачественных телефонных линий и др.).

Кроме аппаратного сетевого обеспечения, для работы ПК в сети необходимо специализированное программное сетевое обеспечение. Программные сетевые средства встроены во все ОС семейства Windows, начиная с Windows 95, существует множество других специализированных сетевых ОС46.

Взависимости от правил обмена информацией между сетевыми ПК различают одноранговые и серверные ЛВС.

Водноранговой ЛВС все компьютеры равноправны, ресурсы каждого ПК (файлы, принтеры, линии доступа в Интернет) можно предоставить для общего доступа всех сетевых пользователей.

Всерверных ЛВС один или несколько компьютеров являются серверами, остальные ПК – клиентами. Сервер – компьютер высокой производительности с соответствующей ОС, с помощью которой администратор сети осуществляет управление работой всех сетевых пользователей и ПК-клиентов, доступом к общим сетевым ресурсам и другими сетевыми функциями. Все пользователи работают на ПК-клиентах, ресурсы которых тоже могут быть предоставлены в общий доступ.

Задачи, выполняемые серверами, очень разнообразны, поэтому в зависимости от функционального назначения выделяют различные типы серверов. Сервер файлов и печати управляет доступом сетевых пользователей с ПК-клиентов к файлам, хранящимся на носителях сервера, и принтерам, подключенным к портам сервера. На сервере приложений выполняются прикладные части клиентсерверных программ, запущенных сетевыми пользователями с ПК-клиентов. Почтовые, коммуникационные, WEB-серверы предоставляют пользователям сети услуги электронной почты, доступа в Интернет, пользования web-ресурсами.

Глобальная сеть Интернет. Общие сведения

Глобальную сеть Интернет можно представить как множество связанных между собой и разбросанных по всему земному шару ЛВС и отдельных компьютеров. Сети, связывающие клиентов между собой, – «составные части» Интернет – обслуживаются специальными организациями – провайдерами, являющимися собственниками своих участков сети и получающими плату за подключение клиентов и предоставление им доступа к ресурсам и сервисам Интернет.

Наиболее распространены два основных способа аппаратного подключения компьютеров к сети Интернет: подключение с помощью обычной телефонной линии посредством внешнего или встроенного модема и подключение по выделенной линии ЛВС через сетевой адаптер системного блока ПК. В последнее время приобретает популярность подключение через сотовый телефон с функцией GPRS. Первый способ является относительно дешевым, простым в под-

46 Например, семейства ОС Unix, Linux, Novell, FreeBSD.

99

ключении, но имеет небольшую скорость доступа и невысокое качество связи47, используется обычно в домашних условиях. Подключение по выделенной линии имеет гораздо лучшие технические характеристики, но является очень дорогостоящим, так как требует прокладки сетевого кабеля от провайдера к клиенту.

Компьютеры в сети Интернет имеют различную архитектуру и программное обеспечение (не только IBM PC и Windows). Для обеспечения их взаимодействия существуют коммуникационные сетевые протоколы – наборы правил приема и передачи информации по сетям. Для работы компьютеров в составе ЛВС и ГВС используют семейство протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

Каждый компьютер, подключенный к Интернет, имеет уникальный адрес, называемый IP-адресом, который состоит из 2 частей – адреса сети и адреса хоста48. IP-адрес имеет длину 4 байта49 (по сетевой терминологии октета) или 32 бита. При записи IP-адреса октеты разделяют точками: 213.180.204.8, 195.122.226.15, 192.168.1.1, 60.180.236.144, 10.0.0.1 и т.д.

Для удобства обращения пользователей к компьютерным ресурсам сети Интернет существуют доменные имена. Домен – поименованный набор хостов, объединенных обычно по территориальному или организационному признаку. Доменное имя – уникальный адрес компьютера, в котором вместо цифр используются слова – наименования доменов, разделенные точками. Рассмотрим на примерах структуру доменных имен:

www.mail.ru – доменное имя российского бесплатного почтового и поискового сервера. Здесь www – префикс, указывающий на принадлежность сервера mail.ru к сервису World Wide Web; ru – домен верхнего уровня – один из территориальных доменов России; mail – домен второго уровня, содержит непосредственное название домена.

www.nimb.nnov.ru – доменное имя сервера Нижегородского института менеджмента и бизнеса, имеет домен второго уровня nnov – это один из территориальных доменов Нижнего Новгорода и домен третьего уровня – nimb, указывающий на имя организации.

После префикса www доменное имя принято записывать «снизу вверх», от более локального домена к более глобальному. Домен верхнего уровня может обозначать не только территорию (табл. 2.3.1).

Таблица 2.3.1

47Из-за плохого качества отечественных телефонных линий и оборудования АТС, а также слабой помехозащищенности.

48Хост – компьютер или сетевое устройство в сети Интернет.

49Одним байтом кодируются числа от 0 до 255 (28 = 256).

100

Имена доменов верхнего уровня могут применяться и в доменах более низких уровней для подчеркивания принадлежности организации, так, сервер правительства России имеет адрес www.gov.ru. Доменные имена не только более понятны, чем IP-адреса, но и более универсальны, их проще переназначать и использовать повторно, один хост, имеющий только один IP-адрес, может иметь несколько доменных имен. В сети Интернет существуют службы, предоставляющие бесплатно или за плату доменные имена третьего или второго уровня.

«Всемирная паутина» – «World Wide Web» (WWW) и Интернет для многих пользователей одно и тоже. На самом деле WWW – ведущий, но не единственный сервис всемирной сети. Интернет – это объединение нескольких служб, каждая из которых определяется собственным протоколом прикладного уровня. Протоколы прикладного уровня работают на конечном этапе взаимодействия с пользователем, преобразуя полученную с помощью сетевых протоколов TCP/IP информацию в нормальный для восприятия человеком вид. Сервис «World Wide Web» использует прикладной протокол, называемый HTTP (Hypertext Transfer Protocol), что переводится как «протокол передачи гипертекста».

Документированная информация, составляющая содержание WWW, называется Web-страницами, а формат, с помощью которого подготавливаются Webстраницы, называется HTML (HyperText Markup Language) или «язык разметки гипертекста». Под гипертекстом же в простейшем случае понимается текст не только для последовательного прочтения, но и связанный указателями-ссылками

сдругими текстами и объектами. HTML позволяет выделять в тексте отдельные логические части (заголовки, абзацы, списки и т.д.), размещать на Webстраницах графические изображения, анимацию, видео, звуки, ссылки для связи

сдругими страницами. Физически Web-страница – это файл или совокупность файлов, находящихся на жестком диске ПК.

Набор страниц, обычно имеющих общее доменное имя, связанных общей концепцией и единым стилем оформления называется сайтом.

Как и у любого компьютера в Интернет есть уникальный IP-адрес, так и каждая Web-страница имеет свой адрес, называемый URL (Uniform Resource Locator), например: http://www.nimb.nnov.ru/faculty.htm#3.5.

Рассмотрим структуру приведенного URL:

http:// – префикс, состоящий из имени протокола и спецсимволов;

www.nimb.nnov.ru – доменное имя компьютера;

faculty.htm – имя файла на этом компьютере. Может включать путь от корневого каталога. В записи пути по дереву каталогов используется символ /, а не \, как принято в операционных системах.

#3.5 – закладка, позволяющая перейти в нужную часть документа. Имя закладки отделяется от имени файла символом #.

Составные части URL отделяются между собой символом /.

Вцелях совместимости собственные имена файлов Web-страниц обычно строятся по правилам ДОС, стандартные расширения файлов страниц имеют вид html или htm.

Если URL не содержит имени файла, это означает, что Web-страница имеет имя по умолчанию, например, index.html или default.htm, так что URL http://www.nimb.nnov.ru/ может означать совершенно то же самое, что http://www.nimb.nnov.ru/index.htm.

101