1. Что такое компьютерная сеть? Какие типы компьютерных сетей вы знаете?
2. В чем заключается сетевое взаимодействие?
3. Какой компьютер называют сервером? Какой компьютер называют клиентом?
КЛАССИФИКАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Как вы уже знаете, компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных каналами передачи данных. Целью создания компьютерных сетей является передача данных между компьютерами, совместное использование устройств и программ, организация групповой работы над проектами, использование аппаратных ресурсов (памяти, процессора) более мощных компьютеров сети и т.п.
Компьютерные сети можно классифицировать по значениям разных свойств (рис. 2.1).
Рассмотрим приведенную классификацию.
По праву доступа к ресурсам выделяют такие виды компьютерных сетей:
• персональная (PAN, англ. Personal Area Network — сеть личного пространства) — сеть, доступ к которой имеет отдельный человек или несколько лиц. Персональная сеть объединяет собственные электронные устройства пользователей: стационарные и планшетные компьютеры, ноутбуки, смартфоны и т.п. Такие сети чаще всего оборудуют дома для личных потребностей;
• корпоративная — сеть, ресурсы которой доступны работникам одной организации, предприятия, учебного заведения и т.п. Ограниченный доступ к ресурсам такой сети могут иметь посторонние лица. Например, информационные ресурсы корпоративной сети «Укрзализныци» могут использовать разные пользователи для получения сведений о расписании поездов, наличии свободных мест и для приобретения билетов;
общего использования — сеть, в которой аппаратные и информационные ресурсы являются общедоступными, хотя права доступа к ресурсам могут различаться для разных пользователей. Например, в Интернете каждый пользователь может на общедоступных сайтах просматривать текстовые материалы, изображения и видео, слушать музыку, но пользоваться только своим почтовым ящиком и размещать материалы только на своем сайте.
По охваченной территории компьютерные сети разделяют на: локальные (LAN, англ. Local Area Network — сеть локального пространства) — соединяют устройства, которые расположены на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга, как правило, в пределах одного или нескольких соседних зданий. Локальные сети создаются для обеспечения внутренних потребностей предприятий, фирм, учебных заведений и т.п.;
региональные — сети, ресурсы которых размещены на территории некоторого региона. Среди них выделяют городские (MAN, англ. Metropolitan Area Network — сеть городского пространства), областные, национальные сети. В наше время региональные сети — это закрытые сети внутри определенных стран или их объединений. Они могут принадлежать крупным корпорациям, банкам, военным организациям. Для таких сетей проложены собственные каналы передачи данных, которые не включены в глобальную сеть, но могут иметь к ней доступ; глобальные (WAN, англ. Wide Area Network — сеть широкого пространства) — объединяют компьютерные сети и отдельные компьютеры, которые находятся в разных уголках мира. Самой известной глобальной сетью является Интернет, но существуют и другие. Например, всемирная любительская некоммерческая компьютерная сеть FidoNet, глобальная сеть дистанционного образования Global DistEdNet и т.п.
Одна из классификаций компьютерных сетей построена на распределении функций между компьютерами. По значениям этого свойства сети разделяют на:
одноранговые — сети, все компьютеры которых имеют равные права и в которых ресурсы каждого компьютера могут быть доступны всем другим компьютерам. Одноранговые сети легко настроить, но сложно обеспечить защиту данных и распределение ресурсов. Локальная сеть компьютерного класса школы, как правило, является одноранговой; с выделенным сервером — сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все другие — клиентами. Серверы, в зависимости от основного вида ресурсов и услуг, которые они предоставляют клиентам, могут выполнять роли:
1 файловых серверов — предоставляют место на диске для хранения файлов и руководят доступом к ним пользователей других компьютеров;
1 серверов печати — предоставляют совместный доступ к принтерам сети, управляют очередностью выполнения заданий от разных пользователей;
Я серверов удаленного доступа — обеспечивают связь компьютеров сети с другими сетями;
Я контролеров домена — управляют распределением прав доступа пользователей к аппаратным и информационным ресурсам сети
и др.
Сети с выделенным сервером удобно обслуживать, обеспечивать в них защиту данных, но настройка сервера требует большей профессиональной подготовки пользователя, чем этого требуют одноранговые сети, а также специального программного обеспечения. Такие сети относятся к многоранговым.
Еще одна классификация компьютерных сетей базируется на свойствах каналов передачи данных. Если устройства сети используют для передачи данных кабели, то сеть является кабельной (проводной), в других случаях — беспроводной (англ. wireless — беспроводный).
Первые компьютерные сети были построены на основе кабельного соединения. В них использовали для установки связи между компьютерами существующие телефонные кабели. Более надежную и скоростную связь обеспечивают кабели из оптического волокна — оптоволоконные. В локальных сетях применяют другой вид кабеля — витая пара.
От вида кабеля зависит работоспособность кабельных компьютерных сетей. В таблице 2.1 приведены свойства и их значения для кабелей разных видов.
Таблица 2.1
Значения свойств кабелей
|
Вид кабеля |
Максимальная скорость передачи данных |
Максимальная дальность передачи данных |
Строение кабеля |
 |
40 Гбит/с |
100 м |
Попарно скрученные медные провода в изоляции; несколько пар в одной защитной оболочке |
 |
255 Тбит/с |
100 км |
Несколько оптических волокон во внешней оболочке |
Другой возможностью передачи данных по компьютерным сетям являются беспроводные технологии. Сегодня используют такие технологии:
• Bluetooth (англ. bluetooth — синий зуб; технология получила название от имени датского короля X ст. Харальда Синезубого по прозвищу Объединитель);
• Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — беспроводная точность);
• WiMax (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access — всемирная совместимость для микроволнового доступа).
Разные технологии предназначены для построения различных по охва-тыванию территории сетей (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Технологии беспроводной связи
АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕТЕЙ
Объединение компьютеров в сеть осуществляется с использованием каналов передачи данных и сетевых устройств, которые обеспечивают передачу данных по этим каналам:
• сетевой адаптер — для присоединения компьютера к каналу передачи данных.
Сетевые адаптеры существуют как для кабельных (рис. 2.2), так и для беспроводных сетей;
• коммутатор — для передачи данных по каналам внутри сети (рис. 2.3). Коммутатор для беспроводных сетей также называют точкой доступа;
• маршрутизатор, или роутер (англ.
router — маршрутизатор), — для передачи данных между двумя и более участками сети или между отдельными сетями. Популярные сегодня Wi-Fi роутеры (рис. 2.4) предназначены для объедине
ния устройств в локальную сеть по беспроводной технологии и передачи данных между этой сетью и Интернетом.
Для организации обмена данными между компьютерами сети используется несколько видов программного обеспечения:
• программы управления компьютерными сетями, которые входят в состав операционных систем;
• драйверы устройств, которые обеспечивают передачу данных по сети;
• прикладные программы.
Операционная система Windows 10 содержит
программы для организации работы как в локальной сети, так и в Интернете. Часть из них доступна в окне Центр управления сетями и общим доступом, которое можно открыть, используя контекстное меню значка
на Панели задач.
Если локальная сеть имеет выделенный сервер, то на нем устанавливают специальное программное обеспечение. Это может быть, например, серверная операционная система Microsoft Windows Server или другая, которая не входит в семейство Windows, например FreeBSD, Linux, Novell NetWare и т.п. Серверные операционные системы устанавливают и на серверах глобальной сети.
Значительная часть прикладных программ, которые выполняются на компьютерах в сети, работают по клиент-серверной технологии. Для обеспечения этой технологии нужны программы двух типов:
• клиентская — устанавливается на компьютере пользователя и предоставляет возможность обратиться с запросом к ресурсам сервера;
• серверная — устанавливается на сервере и отвечает на запросы клиентской составляющей.
По такой технологии можно построить, например, программы тестовой проверки знаний учеников. На компьютере учителя устанавливается серверная программа, которая хранит тестовые задания, предоставляет их по запросу ученика, получает, проверяет и фиксирует ответы учеников, ведет журнал успеваемости. На ученических компьютерах устанавливается клиентская программа, которая получает с сервера задание и передает на сервер ответ ученика.
СЕТЕВЫЕ ПРОТОКОЛЫ
При обмене данными между компьютерами сети предполагается, что данные без искажения и потери будут доставлены от отправителя адресату. Для этого нужно, чтобы разнообразные компьютеры, сетевые устройства и программное обеспечение передавали данные по одинаковым четко определенным правилам. Такие правила называются сетевыми протоколами.
Сетевой протокол — это набор правил, по которым осуществляется обмен данными между компьютерами и устройствами, подключенными к сети, и между разными сетями.
Данные, которые передаются по сети, разбивают на небольшие пакеты (части начального сообщения) и дополняют данными компьютера-получателя. Каждый пакет передается по каналу передачи отдельно. Маршрут передачи определяют маршрутизаторы, они также следят и за доставкой пакетов. После достижения пункта назначения все пакеты соединяются, и данные приобретают начальный вид.
Правила разбивки данных на пакеты, их доставки к адресату и объединения пакетов в единое целое определяет протокол TCP (англ. Transmission Control Protocol — протокол управления передачей). Пересылка пакетов между компьютерами осуществляется на основе протокола IP (англ. Internet Protocol — межсетевой протокол).
Благодаря тому, что данные разбиты на отдельные пакеты, передача их по сети происходит быстро и надежно. Поэтому большинство современных компьютерных сетей осуществляет передачу данных на основе набора протоколов, который называется TCP/IP.
АДРЕСАЦИЯ В СЕТЯХ
Традиционно, если люди хотят общаться на расстоянии, они обмениваются адресами или номерами телефонов. Указав на почтовом конверте адрес, мы уверены, что наше письмо попадет к адресату. Если нужно установить связь с определенным компьютером, то следует знать его адрес в сети. Этот адрес должен быть уникальным — в сети не должно быть двух компьютеров с одинаковыми адресами, также как и в традиционной почтовой службе.
Адрес компьютера в сети называют IP-адресом (англ. Internet Protocol Address — адрес согласно протоколу Интернета). IP-адрес компьютера состоит из четырех целых чисел от 0 до 255 каждое, разделенных точками.
Примеры IP-адресов: 66.249.93.104, 193.109.248.70, 82.144.223.61.
IP-адреса используются для получения доступа к компьютерам как в локальных сетях, так и в Интернете.
Для тех, кто хочет знать больше
1Р-адреса, в которых используются четыре целых числа от 0 до 255, относятся к стандарту IPv4 (англ. Internet Protocol version 4 — протокол Интернета версии 4). В этом стандарте можно использовать более чем 4 млрд уникальных адресов. Но в связи с быстрым развитием сети Интернет предполагается, что через несколько лет свободные адреса закончатся. Чтобы этого не допустить, разработан новый стандарт адресации в Интернете — IPv6.
Запись адреса по новому стандарту состоит из восьми целых чисел от 0 до 65 535, разделенных двоеточием. Пример адреса по стандарту IPv6: 2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d.
Числа в адресе записаны с использованием 16-ричной системы счисления. Стандарт IPv6 может использовать 3,4 • 1038 адресов.
Внимание! При работе с компьютером соблюдайте правила безот пости и санитарно-гигиенические нормы.
Определите IP-адрес вашего компьютера. Для этого:
1. Откройте контекстное меню значка
на Панели заданий.
2. Выберите команду Центр управления сетями и общим доступом.
3. Выберите название существующего подключения.
4. Выберите в открывшемся окне кнопку Сведения.
5. Запишите адрес, указанный в строке Адрес IPv4.
6. Запишите адрес, указанный в строке Локальный IPvG-адрес.
Сравните запись IP-адресов версии 4 и версии 6.
Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных каналами передачи данных.
Компьютерные сети можно классифицировать по разным признакам: по праву доступа к ресурсам — персональные, корпоративные, общего использования; по охваченной территории — локальные, региональные, глобальные; по распределению функций между компьютерами — одноранговые, с выделенным сервером; по каналу передачи данных — кабельные и беспроводные.
Для обеспечения передачи данных по сети используют сетевые устройства: сетевые адаптеры, коммутаторы, маршрутизаторы (роутеры) и др.
Для организации обмена данными между компьютерами сети используют программное обеспечение: программы управления компьютерными сетями, входящие в состав операционных систем; драйверы устройств, которые обеспечивают передачу данных по сети; прикладные программы, построенные по клиент-серверной технологии.
Сетевой протокол — это набор правил, по которым осуществляется обмен данными между компьютерами и устройствами, подключенными к сети, и между разными сетями. Большинство современных компьютерных сетей осуществляют передачу данных на основе набора протоколов, который называется ТСР/ IP.
Адрес компьютера в сети называют IP-адресом. IP-адрес компьютера состоит из четырех целых чисел от 0 до 255 каждое, разделенных точками.
Дайте ответы на вопросы
1°. Что такое компьютерная сеть?
2°. Какие существуют виды компьютерных сетей по охваченной территории; по праву доступа к ресурсам; по распределению функций между компьютерами?
3*. Каким может быть доступ к ресурсам компьютерных сетей при классификации по праву доступа к ресурсам?
4°. Какие виды каналов передачи данных используют в компьютерных сетях?
5*. Какое сетевое оборудование используют в компьютерных сетях? Каково его назначение?
6°. Какие виды программного обеспечения используют в компьютерных сетях?
7*. В чем особенности прикладных программ, которые работают по клиент-серверной технологии?
8°. Что такое сетевой протокол?
9*. Чем, по вашему мнению, объясняется потребность в разработке сетевых протоколов?
10 *. На основе какого набора протоколов передаются данные в современных сетях? Назовите составляющие этого набора. Объясните их назначение.
Выполните задания
1*. Определите вид сетей по праву доступа к ресурсам и по охваченной территории:
а) сеть компьютерного класса учебного заведения;
б) сеть, которая объединяет домашний компьютер, ноутбук и планшетный компьютер;
в) сеть украиноязычных образовательных ресурсов.
2*. Объясните назначение сетевых устройств:
а) сетевой адаптер; б) коммутатор; в) маршрутизатор.
3*. Назовите, какие, по вашему мнению, преимущества и недостатки имеют:
а) кабельные компьютерные сети; б) беспроводные сети.
4*. Опишите схему локальной сети кабинета информатики вашей школы. 5*. Объясните назначение сетевых протоколов TCP и IP.
6*. Укажите записи, которые являются правильными IP-адресами, и объясните, в чем заключаются ошибки других записей:
а) 192.168.201.15 в) 125.78.135 д) 148,162,201,78
б) 184.260.45.615 г) 45.96.154.255 е) 10.10.45.12.68
7*. Определите и запишите IP-адрес вашего домашнего стационарного компьютера или ноутбука.
Это материал учебника Информатика 9 класс Ривкинд