Локальные компьютерные сети

Контрольная работа

По предмету: Информатика

Тема: «Локальные компьютерные сети»

Ишим 2008

Содержание

Глава 1. Локальные компьютерные сети…………………………………………..3

§1. Основы построения локальных компьютерных сетей …………………….....4

1.1 Структура локальной компьютерной сети…………………..…………….…..4

1.2 Технические средства локальной компьютерной сети…………………….....5

1.3 Технологии взаимодействия сетевых систем………………………………....8

Глава 2. Составление алгоритмов и блок-схем…………………………………..15

Глава 1. Локальные компьютерные сети.

Компьютерные сети различаются в зависимости от масштаба и бывают локальными, корпоративными, региональными и глобальными.

Локальная сеть представляет собой соединение нескольких ПК с помощью соответствующего аппаратного и программного обеспечения. Такие ПК называются рабочими станциям. Компьютер, предоставляющий свои ресурсы, называется сервером, а компьютер, пользующийся доступом к совместным ресурсам — клиентом. Все рабочие станции сети могут использовать совместно имеющиеся ресурсы с помощью сетевых карт. Сетевая карта применяется для связи одного ПК с другими, находящимися в сети. Локальные сети бывают одноранговыми (каждый ПК равноправен) и с выделенным сервером. Сервер может использоваться как файл-сервер (на нём хранится большинство программ, а обработка происходит на ПК) и как клиент-сервер (ПК получает результаты запроса). Локальные вычислительные сети (ЛВС) обслуживают учреждения, фирмы, здания, так как могут объединять от двух абонентов до нескольких сотен.
 

§1. Основы построения локальных компьютерных сетей
 

1.1 Структура локальной компьютерной сети

Локальная компьютерная сеть строится на функционировании трех компонентов: сетевых сервисов (ресурсов, которыми можно пользоваться совместно), среды передачи (канала передачи, метода передачи), протоколов (правил передачи данных). Из трех перечисленных компонентов здесь имеет смысл вести речь о среде передачи и о протоколах, так как сетевые сервисы подробно рассматриваются в других главах.

Существует проводная (кабельная) и беспроводная среда передачи. Проводные системы представляют собой: неэкранированную витую пару (unshielded twisted pair — UTP), экранированную витую пару (shielded twisted pair — STP), коаксиальный кабель (coaxial cable) или волоконно-оптический кабель (fiber optic cable).

1.2 Технические средства локальной компьютерной сети

Все технические средства локальной сети классифицируют на две основные группы. К первой относится непосредственно сетевое оборудование (устройства для подключения оборудования внутри сегмента сети и сетевое оборудование для соединения между собой отдельных сегментов), а ко второй так называемое оборудование сетевой ассоциации (соединяющее несколько независимых частей сети для обеспечения совместного использования удаленных ресурсов).

Таблица 1

Технические средства локальной компьютерной сети*

1.3 Технологии взаимодействия сетевых систем

В 1977 г. была разработана актуальная классификационная система, называемая Эталонная модель взаимодействия открытых систем (Ореn system Intегсоnnесtiоn — OSI). Модель создала международная организация по стандартизации (ISO). Модель состоит из следующих уровней: прикладного, уровня представления данных, сеансового уровня, транспортного, сетевого, канального и физического уровней. Важным фактором является взаимодействие между ними.

Существует определенная терминология, определяющая объект, на который ведется воздействие: па физическом уровне (биты), на канальном уровне (фреймы), на транспортном уровне (дейтаграммы и сегменты), на прикладном уровне (сообщения). Рассмотрим некоторые важнейшие характеристики взаимодействия уровней модели взаимодействия открытых систем.

Топология сети описывает схему физического соединения компьютеров. На сегодня различают три классических типа сетевой топологии: «шина» (Bus), «кольцо» (Ring), «звезда» (Star). Наряду с базовыми топологиями, существуют комбинированные.

При топологии шина все компьютеры подключаются к одному кабелю, на концах которого должны быть расположены, так называемые, терминаторы. По такой топологии на коаксиальном кабеле строятся, например, 10 Мегабитные сети 10Ваsе-2 и 10Ваse-5. Если отключение любого из компьютеров на работу сети никакого влияния не оказывает, то неисправность канала связи выводит из строя всю сеть.

Топология «звезда», по которой проектируются 100 и 1000- Мегабитные сети, подразумевает подключение всех периферийных устройств через центральный узел.

При активной топологии кольцо компьютеры сети связаны между собой по замкнутому кругу. Здесь используется витая пара или оптоволокно. Если происходит выход из строя одного компьютера, выйдет из строя вся сеть. Время, за которое происходит передача сообщений, увеличивается пропорционально возрастанию числа узлов в сети.

Если физический уровень модели OSI определяет то, как представляются биты (а не байты) в среде передачи, то на канальном уровне осуществляются другие задачи. К их числу относятся: организация битов физического уровня в логические группы информации (фреймы), обнаружение ошибок, управление потоком данных и идентификация компьютеров сети.

Сетевой уровень, в свою очередь, описывает методы передачи информации между многими разнородными сетями, обеспечивает маршруты следования данных. Для сетевого уровня необходимы два адреса - логический сетевой и адрес сервиса. Логический сетевой адрес (logical network address) идентифицирует сети в сетевой ассоциации. Адрес сервиса (service address) использует адрес еще и физического устройства внутри логической сети. Сетевой уровень также использует коммутацию каналов (установленное соединение физически не меняется до окончания диалога), коммутапию сообщений (соединение не устанавливается на весь диалог), коммутацию пакетов (соединение разбивается на небольшие пакеты и они передаются независимо друг от друга различными маршрутами).

Транспортный уровень модели OSI использует два метода работы: метод инициации запросчиком сервиса (каждое запрашивающее устройство отправляет специальный широковещательный пакет с именем потребителя и требуемым сервисом, а поставщик сервиса, получив такой пакет, выдает ответ с именем или адресом соответствующего объекта) и метод и инициализации поставщиком сервиса (поставщик рассылает широковещательные объявления о его доступности).

Задача сеансового уровня — администрирование (установление, поддержка соединения, его завершение), а также управление диалогом (методом симплекса, полного дуплекса и полудуплекса). Метод симплекса (односторонняя передача данных) самый дешевый, метод полудуплекса (обмен данными по очереди) дороже, а самым дорогим считается полный дуплекс (двунаправленная передача данных).

На уровне представления данных происходит согласование данных -преобразование и шифрование. Преобразование данных реализует методы упорядочения порядка битов, байтов, кода символов и синтаксиса имен файлов. Шифрование производится как с открытым, так и с закрытым ключом. При этом могут взаимодействовать компьютеры самым разным программным обеспечением. Прикладной уровень OSI решает задачи файлового сервиса, сервиса печати, сообщений, приложений, баз данных.

Наиболее распространенными решениями для локальных сетей являются архитектуры Ethernet и Token Ring, нередко еще используется АRCnet, для Масintоsh характерно использование Аррlе Таlk и Еthег Таlk. Для широкомасштабных сетей высокоэффективным, но пока весьма дорогостоящим решением является применение FDDI, ATM, ISDN, BISDN. Для удаленных коммуникаций применяются протоколы РРР, SLIP, обеспечивающие связь по телефонным каналам через модемы, а также сети с протоколом Х.25.

При использовании современных технологий связи можно столкнуться с проблемой, так называемой, «последней мили». Эта проблема заключается в наличии свободной линии между пользователем и оператором. Если все существующие линии используются и не могут быть задействованы под выделенные цифровые каналы, можно, во-первых, проложить оптоволокно по воздуху, во-вторых, воспользоваться радиоканалом или, в третьих, применить надтональный модем, позволяющий передавать цифровые данные одновременно с речью.

Одной из самых передовых технологий передачи данных по сетям является НIРРI-6400 — это стандарт АNSI (Аmеriсаn National Standards Institute) для сетей с гигабайтными скоростями передачи данных. НIРРI-6400 предназначен для высокопроизводительных компьютеров и устройств хранения информации, а также систем, требующих очень высокой пропускной способности каналов связи и предельно малого времени задержки сигнала. Технология HIРРI (Нigh Performance Parallel Interface) по производительности в шесть раз превосходит Gigabit Ethernet и Fibre Channel, а это коренным образом меняет саму концепцию ЛВС. Технология позволит объединить различные компьютеры, серверы и устройства хранения информации в единый кластер, способный выполнять функции суперкомпьютера с массово-параллельной архитектурой. HIРРI-6400 сможет сгладить различия между ЛВС, устройствами ввода-вывода и хранения информации, даже скоростями передачи данных между шинами и задними панелями внутри компьютеров. В начале 1999 г. порты HIРРI-6400 стали стандартными для многих систем компании Hewlett-Расkard и корпорации Compaq. Все эти продукты позволяют создать архитектуру, которая резко повышает пропускную способность Интернет. Создателям магистральных каналов для больших корпоративных ЛВС новый стандарт предоставляет неблокируемые коммутаторы, производительность которых эквивалентна 25 Гб/с. В 1997 г. фирма Silicon Graphics создала микросхему управления доступом к среде SuperНIРРI (SUMAC - SuperНIРРI Меdiа Ассеss Соntrol).

Стандарт обеспечивает дуплексную передачу информации со скоростью 6,4 Гбит/с на расстояние до 50 м по медному кабелю и до 1 км—по волоконно—оптической линии. В 1999 г. пропускная способность удвоилась до 12,8 Гбит/с. В 2000 г., как ожидается, скорость передачи данных достигнет 25,6 Гбит/с, что в 25 раз превосходит возможности Gigabit Ethernet. Протокол SCI (Scalable Coherent Interconnect) обеспечивает скорость передачи до 4 Гбит/с.
Рассмотрим наиболее распространенные современные технологии, обеспечивающие доставку информации: каналы ISDN, IP-пакеты, ячейки АТМ и контейнеры SDH. Какими путями будут развиваться интегрированные мультисервисные системы?

Коммутация каналов представляет сегодня систему сигнализации межстанционной связи по альтернативным путям через электронные коммутаторы. Для каждого соединения временно проводится закрепление части оборудования АТС, а также ресурсов цифрового потока. Необходимость четкого определения маршрута передачи информации приводит к созданию «виртуального соединения». При этом данные формируются в «конверт» (ячейку), который содержит адрес получателя.

Традиционно считается, что первой интегрированной технологией передачи данных и речи является ISDN. Данная технология представляет собой один из вариантов абонентского доступа как к традиционным телефонным, так и к пакетным сетям с коммутацией каналов. Суть технологии ISDN состоит в доведении цифрового канала до абонента по специальной линии DSL. Стандартными являются интерфейсы BRI (2 В-канала 64 Кбит/с и D-канал сигнализации) и PRI  (30 В-каналов и D-канал). Сигнал передается на расстояние до 5,5 км с установкой на сетевое окончание до 8 устройств (компьютера, телефона, факса). Недостатком технологии является относительно низкая скорость абонентского доступа. Несмотря на устаревание технологии ISDN, в России наблюдается рост числа ее абонентов. ISDN уступает более чем на порядок конкурирующей технологии ADSL в ширине полосы пропускания данных.

Технология АТМ обеспечивает передачу различных видов трафиков с гарантией качества за счет ширины полосы пропускания и сервисных возможностей. АТМ представляет собой основу для создания мультисервисных сетей, то есть телекоммуникационную структуру, предоставляющую различные услуги связи. Часто АТМ используется для создания корпоративных опорных сетей. Штаб- квартире корпорации требуется передавать различную информацию филиалам, расположенным как внутри страны, так и за рубежом. Однако, передача данных осложняется из-за несовместимости сетей различных операторов. Наличие «узких» мест на пути следования информации приводит к снижению качества услуги.

Применение технологии АТМ позволяет частично избежать данных проблем благодаря встроенному механизму автоматического установления каналов между вызывающей станцией и стацией абонента (использование системы адресов устройств АТМ и протоколов сигнализации). Таким образом, возможности коммутации каналов сети АТМ соответствуют возможностям цифровых телефонных сетей ISDN. Скорость передачи данных по технологии АТМ может достигать 622 Мбит/с. Технология синхронной цифровой иерархии - SDH быстро развивается и имеет несколько уровней. Уровень STM-1 имеет возможность передавать данные на скорости 155 Мбит/с, SТМ-4 -  на скорости 622 Мбит/с, SТМ-16 - 2,5 Гбит/с, SТМ-64 - 10 Гбит/с. Следует отметить преобладание данной технологии на транспортных магистральных сетях передачи информации.

Протокол IР в последнее время получил широкое распространение в сетях передачи данных и в интегрированных сетях. Одной из причин такого процесса является обеспечение высокого качества передачи видео- и голосовой информации. Поддержанию качества служит использование технологий многопротокольной коммутации с применением меток и протокола резервирования ресурсов. Передача пакетов IР может происходить в контейнерах SDН. Среди преимуществ технологии IР: это протокол конечного пользователя, отсутствие промежуточных протоколов, возможность высокой скорости передачи данных.

Развитием  IР-сетей служит обогащение технологии функциями телефонии. При этом применяются технические решения, комплекс аппаратно-программных средств, обеспечивающий качественную передачу голоса по маршрутизируемым или коммутируемым IР-сетям передачи данных.

Основной проблемой отечественных участников рынка сетей является дисбаланс структуры применяемых АТС: на 20% цифровых приходится 80% устаревших аналоговых АТС, то есть координатных или декадно-шаговых. Отчасти решением данной проблемы может послужить развитие технологии абонентского цифрового доступа xDSL, которая позволяет создавать доступ к современным услугам связи по имеющимся медным шлейфам с высокой скоростью. Кроме того, распространены цифровые АТС, не допускающие возможность комплектации пакетными шлюзами для формирования мультисервисных пакетных сетей.

Третьей проблемой является низкий уровень платежеспособного спроса на современные услуги связи. Из рассмотрения различных технологий интегрированных цифровых сетей можно сделать общий вывод — данная сфера является крайне неоднородной и конкуренция эволюционирующих стандартов безопасности и надежности связи будет продолжаться. Российские пользователи и корпоративные клиенты будут пользоваться услугами цифровой связи ISDN, мультисервисными корпоративными сетями, основанными на IР или АТМ.

Многие фирмы при необходимости модернизации сетей сталкиваются с выбором между АТМ и Gigabit Ethernet. По данным специалистов Yankee Group, 622 Мбит/с порт АТМ обходится в среднем в 8995 USD, а коммутируемый порт Gigabit Ethernet, как уже отмечалось, около 2500 USD. По прогнозам Dataquest, к 2000 г. порт Gigabit Ethernet будет стоить дороже порта АТМ, но у него пропускная способность повыше. Впрочем, это различие в производительности — 1 Гбит/с для Gigabit Ethernet против 622 Мбит/с для АТМ (в дуплексном режиме та и другая цифры удваиваются) — во многих случаях лишь пустой звук. Современные серверы не способны полностью загрузить ни тот, ни другой канал, если это не единственная возложенная на них задача. Для тех, кто решится на развертывание обеих технологий, в ближайшее время будут выпущены средства перехода с Gigabit Ethernet на АТМ, аналогичные тем, что предлагаются для перехода на АТМ с 10/100 Мбит/с Еthernet. Если необходимо смешивать данные различных типов и нужна масштабируемая сеть с далеко разнесенными узлами, выбор лучше всего остановить на АТМ. Хотя Gigabit Ethernet обойдется дешевле и окажется проще при администрировании сетей, предназначенных для передачи в первую очередь обычных цифровых данных.

Глава 2. Составление алгоритмов и блок-схем

Задача 1

Составить алгоритм и блок-схему для табулирования значения функции y = Sinx+5√x+e2x  на отрезке [-3;8] с шагом h=1.

1)     x = -3, h = 1

2)     Если х≤8, то

      НЦ

3)Вычисляем у, вывод значений х и у

    Х = х + 1

      КЦ

Список использованной литературы

1.      Козырев, А. А. Информатика: учебник для вузов / А. А. Козырев. – СПб.: Изд-во Михайлова В. А., 2002. – 511 с.

2.      Савицкий, Н. И. Экономическая информатика: учеб. пособие / Н. И. Савицкий. – М.: Экономистъ, 2005. – 429 с.

3.      Угринович, Н. Д. Информатика и информационные технологии: учебник / Н. Д. Угринович. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. – 512 с.

3