ref-18250 (Компьютерные сети Информационных технологий), страница 2

Третье отличие — необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообще­ний. Сообщение от одной ЭВМ к другой в сети может быть передано по различным ма­ршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом.

Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет специфические требования со стороны каждого эле­мента многомашинной ассоциации, а также требует формирования специальной терминоло­гии.

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Ими могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, про­мышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции.

Станция – это аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации.

Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами.

Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети. Обобщенная структура компьютерной сети приведена на рис:

Обобщенная структура компьютерной сети.

5. Классификация вычислительных сетей

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

• глобальные сети (WAN — Wide Area Network);

• региональные сети (MAN — Metropolitan Area Network);

• локальные сети (LAN — Local Area Network).

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в раз­личных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информа­ционных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на зна­чительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого го­рода, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки — сотни километров.

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

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволя­ет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целе­сообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис. 6.4 приведена одна из возможных ие­рархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компо­ненты в состав региональной сети, региональные сети — объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные струк­туры.

Иерархия компьютерных сетей

Компьютерная сеть Internet является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Internet структура и методы соединений между раз­личными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения.

Персональные компьютеры, ставшие в настоящее время непременным элементом любой системы управления, привели к буму в области создания локальных вычислитель­ных сетей. Это, в свою очередь, вызвало необходимость в разработке новых информацион­ных технологий.

Практика применения персональных компьютеров в различных отраслях науки, техники и производства показала, что наибольшую эффективность от внедрения вычис­лительной техники обеспечивают не отдельные автономные ПК, а локальные вычисли­тельные сети.

6. Глобальные сети

А вот потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом рас­стоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Началось все с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компью­терами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли мно­гочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры по­лучили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, соб­ственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. На осно­ве этого механизма в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь тради­ционными сетевые службы.

Таким образом, хронологически первыми появились глобальные сети (Wide Area Networks, WAN), то есть сети, объединяющие территориально рассредоточенные компьютеры, возможно находящиеся в различных городах и странах. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. Такие, напри­мер, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, техноло­гия коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей — телефонных. Главным ре­зультатом создания первых глобальных компьютерных сетей был отказ от прин­ципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно исполь­зовавшегося в телефонных сетях.

Выделяемый на все время сеанса связи составной канал с постоянной скоростью не мог эффективно использоваться пульсирующим трафиком компьютерных дан­ных, у которого периоды интенсивного обмена чередуются с продолжительными паузами. Натурные эксперименты и математическое моделирование показали, что пульсирующий и в значительной степени не чувствительный к задержкам компьютерный трафик гораздо эффективней передается сетями, использующи­ми принцип коммутации пакетов, когда данные разделяются на небольшие пор­ции — пакеты, — которые самостоятельно перемещаются по сети за счет встраи­вания адреса конечного узла в заголовок пакета.

6.1 Интернет

Интернет (перевести этот термин можно как «всемирная сеть») — сравнительно молодая технология. Ее предшественницей была военная сеть Министерства обо­роны США ARPANet, начавшая функционировать в начале 70-х годов.

Хотя технология, применявшаяся в ARPANet, и послужила основой Интернет, она не обеспечивала главного достоинства Интернет — всеобщей доступности. Этот недостаток исправила появившаяся в начале 80-х годов компьютерная сеть Национального Научного Фонда США NSFNet. NSFNet состояла из нескольких суперкомпьютеров, соединенных между собой высокоскоростными линиями свя­зи. Каждый пользователь (поначалу ими были научные центры) подключался к ближайшему из этих компьютеров и таким образом получал полноценный доступ ко всем ресурсам сети.

Сети, подобные NSFNet, были созданы и в других странах. Все они быстро разви­вались и в конце 80-х были соединены между собой. Так в начале 90-х годов и поя­вилась знакомая теперь всем глобальная сеть Интернет.

Если говорить о России, то развитие Интернет началось в середине 90-х и в на­стоящий момент оно идет довольно быстрыми темпами. И в России, и во всем ос­тальном мире Интернет является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей промышленности (да, именно промышленности!) и привлекает при­стальное внимание инвесторов, крупных и мелких фирм.

Структура Internet.

Интернет — динамично развивающаяся структура, не принадлежащая никако­му частному лицу или фирме. Ее использованием и дальнейшим развитием зани­маются тысячи различных организаций. Тем не менее в Интернет поддерживает­ся определенный порядок, и сеть развивается в соответствии с определенными правилами.

Интернет представляет собой глобальную компьютерную сеть. Само её название означает «между сетей». Это сеть, соединяющая отдельные сети.

Логическая структура Интернет представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее своё собственное информационное пространства.

Интернет обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключённые к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С собственного компьютера любой абонент internet может передавать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинками на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов.

Основные ячейки internet – локальные вычислительные сети. Это означает, что internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создаёт 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. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключённые к internet. Они называются хост-компьютерами (host-хозяин). Каждый подключённый к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.

Схема подключения локальной сети к internet приведена на рисунке:

Подключение локальной сети к internet

Важной особенностью internet является то, что она, объединяя различные сети, не создаёт при этом никакой иерархии – все компьютеры, подключённые к сети, равноправны. Для иллюстраций возможностей структуры некоторого участка сети internet приведена схема соединения различных сетей. (6.26)

Подключение различных сетей к internet.

7. Локальные сети

Локальные сети (Local Area Networks, LAN) — это объединение компьютеров, со­средоточенных на небольшой территории, обычно в радиусе не более 1-2 км, хотя в отдельных случаях локальная сеть может иметь и более протяженные раз­меры, например в несколько десятков километров. В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.

На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались не­стандартные программно-аппаратные средства. Разнообразные устройства со­пряжения, использующие свой собственный способ представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т. п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны, например, мини-компью­теры PDP-11 с мэйнфреймом IBM 360 или компьютеры «Наири» с компьютера­ми «Днепр». Такая ситуация создала большой простор для творчества студен­тов — названия многих курсовых и дипломных проектов начинались тогда со слов «Устройство сопряжения...».

Различные типы связей в первых локальных сетях

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально ме­няться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть -Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже — FDDI. Мощным стимулом для их появления послужили персональные компьютеры. Эти массо­вые продукты явились идеальными элементами для построения сетей — с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой — явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферий­ных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компь­ютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.

Все стандартные технологии локальных сетей опирались на тот же принцип ком­мутации, который был с успехом опробован и доказал свои преимущества при передаче трафика данных в глобальных компьютерных сетях — принцип комму­тации пакетов.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например Novell NetWare. После этого сеть начинала работать и последующее присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем — естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.