Компьютерные сети

Введение

Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения.

Информационно-вычислительная сеть представляет собой систему  компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Основное назначение компьютерной сети – обеспечение  эффективного предоставления различных  информационно-вычислительных услуг  пользователям сети путем организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.

КС обеспечивают эффективное выполнение следующих задач:

- хранение  данных;

- обработка  данных;

- организация  доступа пользователей к данным;

- передача  данных и результатов обработки, данных пользователям.

В данном курсовом проекте будет использоваться локальная  компьютерная сеть.

Локальная сеть - это группа из нескольких компьютеров, соединенных между собой посредством кабелей (иногда также телефонных линий и радиоканалов). Локальные сети позволяют обеспечить коллективную обработку данных пользователями компьютеров подключенных к сети, совместно использовать программы, принтеры, модемы, сканеры, и другие устройства. Для физического объединения компьютеров в локальную сеть необходимы следующие компоненты:

- Сетевая карта.

- Кабель.  

- ОС сетевого назначения.(Windows"9x, Windows"NT  и другие)

 

 

Локальные вычислительные сети (ЛВС) позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве (10-15км). Для локальных сетей прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Локальные сети – LAN (Local-Area Network) – являются элементами более крупномасштабных образований – CAN (Campus-Area Network – кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий), MAN (Metropolitan-Area Network – сеть городского масштаба), WAN (Wide-Area Network – широкомасштабная сеть), GAN (Global-Area Network – глобальная сеть) «сетью сетей» называют глобальную сеть Интернет.

Целью данной курсовой работы является знакомство с основами построения и функционирования компьютерных сетей, изучение организации работы компьютерных сетей, а также разработка проекта  локальной сети государственной организации. Для этого потребуется выполнить следующие задачи:

1. Создание локальной компьютерной сети.
2. Проверка её работоспособности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Выбор технологии  и типа проектируемой сети.

Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения локальную  вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сети разделяются на два типа:

1. одноранговые (peer-to-peer);
2. на основе сервера (server based).

Различия между одноранговыми  сетями и сетями на основе сервера  определяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от следующих факторов:

- размера предприятия  (учреждения, фирмы);

- необходимого уровня  безопасности;

- вида деятельности;

- уровня доступности  административной поддержки;

- объема сетевого трафика;

- потребностей сетевых  пользователей;

В одноранговой сети все  компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Одноранговые сети называют также рабочими группами.

Рабочая группа — это  небольшой коллектив, поэтому в  одноранговых сетях чаще всего не более 10 — 20 компьютеров.

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Сети на основе сервера. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом.

Большинство сетей использует модель «клиент-сервер». Сеть архитектуры «клиент-сервер» — это сетевая среда, в которой компьютер-клиент инициирует запрос компьютеру-серверу, который и выполняет его. В одноранговой сети, любой компьютер является одновременно и клиентом, и сервером.

Компьютер – клиент (пользователь) генерирует запрос с помощью интерфейсного  приложения, которое выполняет следующие  функции:

- обеспечивает интерфейс пользователя;

- формирует запросы;

- отображает данные, полученные  с сервера.

В клиент-серверной среде, сервер не наделяется пользовательским интерфейсом.

Компьютер-клиент получает инструкции от пользователя, подготавливает их для  сервера и затем по сети посылает запрос на сервер. Сервер обрабатывает запрос, проводит поиск необходимых  данных и отсылает их клиенту. Клиент в удобной для пользователя форме отображает полученную информацию.

 

 

В клиент-серверной среде пользователь компьютера-клиента имеет дело с  экранной формой. В ней он задает параметры необходимой информации.

Сервер в клиент-серверной среде  обычно предназначен для хранения и управления данными. Именно сервер выполняет большинство операций с данными. Сервер называют также прикладной частью модели «клиент-сервер», так как именно он выполняет запросы клиентов. По сети сервер принимает от клиентов структурированные запросы, выполняет их, а затем возвращает клиенту необходимую информацию.

Сетевой технологией (архитектурой) называют комбинацию стандартов, топологий  и протоколов, необходимых для  создания работоспособной сети.

Существуют следующие основные сетевые технологии построения сетей:

- Ethernet  - самая популярная  в настоящий момент сетевая технология. Она использует узкополосную передачу со скоростью 10, 100 и 1000 Мбит/с, топологию «шина» и «звезда-шина», использует метод доступа – CSMA/CD. Ethernet является ветераном сетевых технологий - эта спецификация была предложена фирмами DEC, Intel и Xerox в 1980 году и несколько позже на ее основе появился стандарт IEEE 802.3. По первым буквам названий этих фирм образовано сокращение DIX, фигурирующее в описаниях этой технологии. Слово Ether (эфир) в названии технологии обозначает многообразие возможных сред передачи. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802.3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

Так же называют сетевой протокол, в котором используется схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в модели OSI.

Характеристики и области  применения этих популярных на практике сетей связаны именно с особенностями  используемого метода доступа. CSMA/CD является модификацией «чистого» Carrier Sense Multiple Access (CSMA).

Существует стандарты со скоростью  передачи данных 100 Мбит/с:

- 100BaseVG-AnyLAN – поддерживает каскадируемую  топологию «звезда» на основе  витой пары, где все компьютеры соединены с концентратором, метод доступа поп приоритету запроса, общая длина кабеля до концентратора не должна превышать 250 м

- 100Base Ethernet (Fast Ethernet) – строится на неэкранированной витой паре, использует топологию «звезда-шина», метод доступа CSMA/CD. Данный стандарт содержит несколько спецификаций, из которых самые распространенные подставлены ниже:

             а) 100Base-ТХ – обеспечивает передачу  по неэкранированной витой паре категории 5

             б) 100Base-FX – обеспечивает передачу  по оптоволокну

Существует стандарты со скоростью передачи данных 1000 Мбит/с:

- 1000 Base Ethernet  (Gigabit Ethernet) – строится на  волоконно-оптическом кабеле, витой  паре категории 5, коаксиале. Диаметр  сети – 200 м. Данный стандарт  содержит несколько спецификаций, из которых самые распространенные подставлены ниже:

             а) 1000 Base-SX – строится на многомодовом  кабеле. Предельная длина оптоволоконного  сегмента для многомодового кабеля 62,5/125 оставляет 220 м, а для многомодового  кабеля 50/125 — 500 м.. Используется  длина волны 850 нм (S означает Short Wavelength, короткая волна)

             б) 1000 Base-LX - строится на одномодовом  или на многомодовом кабеле. Максимальная  длина кабеля для одномодового  волокна равна 5000 м. Используется  длина волны 1300 нм (L — от Long Wavelength, длинная волна).

- FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — Волоконно-оптический интерфейс передачи данных) — стандарт передачи данных в локальной сети, протянутой на расстоянии до 200 километров. Стандарт основан на протоколе Token Ring. Кроме большой территории, сеть FDDI способна поддерживать несколько тысяч пользователей.

В качестве среды передачи данных в FDDI рекомендуется использовать волоконно-оптический кабель, однако можно использовать и медный кабель, в таком случае используется сокращение CDDI (Copper Distributed Data Interface). В качестве топологии используется схема двойного кольца, при этом данные в кольцах циркулируют в разных направлениях. Одно кольцо считается основным, по нему передаётся информация в обычном состоянии; второе — вспомогательным, по нему данные передаются в случае обрыва на первом кольце. Для контроля за состоянием кольца используется сетевой маркер, как и в технологии Token Ring.

-Token Ring — технология локальной вычислительной сети (LAN) кольца с «маркёрным доступом» — протокол локальной сети, который находится на канальном уровне (DLL) модели OSI. Он использует специальный трёхбайтовый фрейм, названный маркёром, который перемещается вокруг кольца. Владение маркёром предоставляет право обладателю передавать информацию на носителе. Кадры кольцевой сети с маркёрным доступом перемещаются в цикле.

Термин «топология сети» характеризует  физическое расположение компьютеров, сетевых сред передач данных и  других компонентов сети.

Виды и особенности топологий:

 Шина - в ней используется  один кабель, именуемый магистралью  или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети

Передаваемая информация может  распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети.

-   Преимущества: экономный расход  кабеля. Недорогая и несложная  в использовании среда передачи. Простота, надежность. Легко расширяется.

-   Недостатки: при значительных  объемах трафика уменьшается  пропускная способность сети. Трудно локализовать проблемы. Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей – низкая надежность. На рисунке 1 представлена топология шина.

Рисунок 1 – Топология шина.

Звезда  - в этом случае каждый компьютер  подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором (hub), который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети.

- Преимущества: Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры. Централизованный контроль и управление. Выход из строя одного компьютера не влияет на работоспособность сети

- Недостатки: Выход из  строя центрального узла выводит  из строя всю сеть. На рисунке  2 представлена топология звезда.

Рисунок 2 – Топология  звезда.

Кольцо - информация передается последовательно  от узла к узлу. Каждый узел принимает  пакеты только от предыдущего и посылает только последующему узлу по кольцу. Узел транслирует дальше по сети все кадры, а обрабатывает только адресуемые ему.

- Преимущества: Все компьютеры  имеют равный доступ. Количество  пользователей не оказывает сколько-нибудь  значительного влияния на производительность

- Недостатки: Выход из строя  одного компьютера может вывести  из строя всю сеть. Трудно локализовать проблемы. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети. На рисунке 3 показана топология кольцо.

Рисунок 3 – Топология кольцо.

Для курсового проекта  использована топология звезда и  выбран кабель 100 Base Tx для стабильной работы локальной сети. Так же была выбрана сетевая технология Ethernet и сеть на основе сервера.