Тема

• Аппаратное и программное обеспечение сети.

Цель

• Познакомить с устройствами и программными средствами , с помощью которых создается компьютерная сеть.

Ход урока

Для создания и функционирование компьютерных сетей нужны специальные устройства и программные средства. К аппаратной части для создания сети относятся сетевой адаптер, сетевой кабель, модем, маршрутизатор и главный компьютер – именно эти устройства позволяют организовать локальную сеть и возможность выхода в Интернет .

Хост

Основным техническим устройством является специальный компьютер , обеспечивающий информационные функции. Такую машину называют хост – компьютером – он должен всегда находится во включенном состоянии, так как обеспечивает прием и передачу данных по сети.

Все остальные компьютеры обязательно должны так или иначе быть подключенными к хост-машине. Ведь каждый пользователь, работающий внутри сети, при любых обстоятельствах использует его ресурсы.

С помощью Ethernet – аппаратуры машины подключаются друг к другу. Такая система состоит из таких элементов как кабеля (витая пара), специальных разъемов и сетевых адаптеров. Кабель используется при передаче и приеме информации между рабочими станциями.

Для подсоединения кабеля используются разъемы, подсоединяющиеся черезТ-коннекторы к сетевым адаптерам - специальным сетевым платам . Они могут быть интегрированными или вставленным в слоты расширения материнской платы компьютера.

Маршрутизаторы нужны для подключения к открытым концам сети.

Для Ethernet-аппаратуры используются кабели разных типов. Это и коаксиальные кабеля (коаксиалки) и кабеля типа витой пары. Каждому типу кабеля нужен разный разъем и собственный способ подключения к сетевому карте. Но нужно отметить, что коаксиальный тип подключения уже мало где используется из-за его медленной скорости и ненадежной связи. В зависимости от кабеля меняются характеристики сети - длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к нему.

Скорость передачи данных в сети Ethernet – около 100 Мбит/секунду.

Для соединения компьютера с телефонной сетью (через которую происходит подключение к Глобальной сети), необходимо иметь специальное устройство – модем (МО дулятор – ДЕМ одулятор).

Модуляция – это процесс преобразования цифровой формы передача информации в аналоговую.

Демодуляция – обратное преобразование для приема информации. Модемы бывают внешним и внутренним. Внешний модем является отдельным устройством, подключаемым к ПК через COM-порт (он есть у каждого компьютера), внутренний модем – электронная плата, которую можно отдельно приобрести и установить во внутрь системного блока.

Одним из важных характеристик модема есть скорость передачи данных (Кбит/сек). Старые модемы имеют скорость подключения 36 Кбит/сек, в современных же скорость больше – 128 - 256 Кбит/сек и т. д.

Сетевой адаптер

Сетевая карта представляет из себя отдельную плату, вставляемую в материнскую плату ПК . Она, также как и множество других устройств может быть интегрированной в «материнку». Сетевые адаптеры являются устройствами приема/передачи данных и предназначены для подключения рабочих станций не только между собой, но и между хост-компьютером и маршрутизатором для выхода в Интернет .

Программное обеспечение сети

К |программным средствам функционирования сети относятся такие компоненты как сетевые операционные системы сетевые приложения (браузеры и т.д.).

Сетевая операционная система

Сетевая операционная система – это основа основ любой сети. Она необходима для управления принятыми/переданными сообщения между серверами и рабочими станциями. Она также позволяет любому пользователю работать с общим сетевым диском или принтером, которые физически не подключены к этому компьютеру Самыми ходовыми, практичными и просто популярными есть такие сетевые ОС как Unix и Microsoft Windows Server 2003 и 2008.

В сетевой операционной системе, установленной на отдельном ПК можно выделить такие характеристики:

• управление ресурсами ПК (распределение оперативной памяти, управление периферийными устройствами и другие функции
• предоставление собственных ресурсов для общего использования (расшаривание)
• средства, с помощью которых происходит обмен и передача сообщений в сети.

В зависимости от функций самого компьютера в его операционной системе может присутствовать или клиентская, или серверная части.

Браузер (англ.Browser) – сетевое программное обеспечение, предназначенное для отображения содержимого веб-страниц, написанных на специальных веб-языках.

Также браузеры используются для загрузки и выгрузки разнообразного контента в Глобальную сеть.

Вопросы

1. Что относится к аппаратной части обслуживания сети?

2. Для чего нужен сетевой адаптер?

3. Что представляет собой модем?

4. Какие функции выполняет сетевая ОС?

5. Расскажите о браузерах.

Список использованных источников

1. Урок на тему: «Функционирование компьютерных сетей», Иголкин А. П., г. Макеевка.

2. Моргунов Ж. Ц. Современные компьютерные сети. – 2008 г.

Отредактировано и выслано преподавателем Киевского национального университета им. Тараса Шевченка Соловьевым М. С.

Над уроком работали

Соловьев М. С.

Иголкин А. П.

Для объединения компьютеров в настоящее время используется большое количество различных устройств (сетевых аппаратных средств). В локальных сетях наиболее часто используются сетевые адаптеры (сетевые карты), концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы.

Рассмотрим более подробно каждый тип оборудования.

Сетевой адаптер – это устройство необходимое для подключения компьютера к локальной сети. Сетевой адаптер устанавливается в свободный слот (разъем) материнской платы компьютера, как и адаптеры, выполняющие другие функции, например видеоадаптер. Сетевые адаптеры можно классифицировать по следующим признакам:

· в зависимости от типа и разрядности используемой в компьютере внутренней шины;

· в зависимости от типа принятой в сети сетевой технологии – Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д.;

· в зависимости от типа среды (канала) передачи данных – коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, кабель типа витая пара.

Сетевой адаптер присоединяется к кабелю с помощью специальных коннекторов, тип которых зависит от типа кабеля. Например, для кабеля типа витая пара используется коннектор типа RG-45, внешне напоминающий разъем для подключения телефона. Для подключения к коаксиальному кабелю используются так называемые BNC-коннекторы и Т-коннекторы. Существуют сетевые адаптеры, использующие беспроводной принцип взаимодействия. В настоящее время тремя главными типами беспроводной передачи данных являются радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне и инфракрасная связь. Наиболее распространенным, в настоящее время, вариантом организации беспроводной локальной сети является использование WiFi оборудования. WiFi является аббревиатурой от «Wireless Fidelity» (беспроводная связь) и представляет собой стандарт беспроводного доступа, обеспечивающий скорость передачи информации до 54 Мбит/сек.

Каждый сетевой адаптер имеет уникальный внутренний номер, так называемый MAC-адрес, позволяющий однозначно идентифицировать источник информации в сетевой среде.

Различные типы кабелей используются в качестве носителей, или среды передачи данных. Хотя беспроводные технологии передачи данных становятся все более популярными в настоящее время, основным типом носителя для сетевых коммуникаций остается кабель. Наиболее распространены кабели следующих типов:

· кабель типа витая пара;

· коаксиальный кабель;

· оптоволоконный кабель.

Концентратор (многопортовый повторитель, или HUB) – это устройство, используемое для объединения отдельных рабочих мест (компьютеров) в локальную сеть. Современные концентраторы имеют, как правило, 8, 12, 16, 24, или 48 портов (разъемов) для подключения компьютеров. Все порты концентратора равноправны. При получении сигнала от одного из подключенных к нему компьютеров концентратор транслирует его на все остальные порты. Таким образом, концентратор является центральной точкой соединения компьютеров в сети.

Коммутатор (switch) – это устройство, которое также может использоваться для объединения компьютеров, или различных сегментов локальной сети. В отличии от концентратора, коммутатор при получении сигнала (пакета данных) от одного из подключенных к нему компьютеров не транслирует его на все остальные порты, а передает его только в тот порт, к которому подключен компьютер, являющийся получателем этого пакета данных.

Маршрутизатор (router) – это сетевое коммуникационное устройство, выполняющие маршрутизацию информации, т.е. определение наилучшего маршрута для передачи информации от источника к пункту назначения и передачу информации по этому маршруту. Маршрутизаторы связывают в объединенную сеть несколько подсетей и поэтому передача информации от одного компьютера к другому возможна по нескольким маршрутам.

Когда речь идет об организации сети, сетевую интерфейсную карту (Network Interface Card - NIC) можно по праву считать самым важным устройством в персональном компьютере. У каждого компьютера в сети (и у сервера, и у клиента) должна быть сетевая плата, обеспечивающая соединение между персональным компьютером и сетевыми носителями Многие современные материнские платы для персональных компьютеров или серверов выпускаются со встроенными сетевыми картами. На старые компьютеры или новые, но без встроенного сетевого интерфейса, сетевую карту приходится устанавливать.

Сетевые интерфейсные карты бывают различных типов в зависимости от используемой сетевой архитектуры (например, Ethernet или Token Ring, о которых речь пойдет в следующей главе). Также сетевые карты отличаются по типу гнезда материнской платы, в которое они вставляются. PCI-карты вставляются в гнездо PCI на материнской плате. ISA-карты вставляются в гнездо ISA.

При выборе сетевой интерфейсной карты необходимо учитывать сетевую архитектуру. Ethernet на сегодняшний день является самой распространенной сетевой архитектурой и используется как в одноранговых, так и в крупных корпоративных сетях. Соединительные устройства для сети Ethernet, например концентраторы, намного дешевле, чем соответствующие устройства, используемые в сетях Token Ring.

Технические характеристики сетевой карты должны быть согласованы с пропускной способностью сети. К примеру, если вы работаете в сети Fast Ethernet (сеть Ethernet, оснащенная быстродействующими коммутаторами), где скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с, сетевая карта для Ethernet, рассчитанная на 10 Мбит/с, вам не подойдет. Вскоре вы узнаете, что большинство новых сетевых интерфейсных карт автоматически переключаются с 10 Мбит/с на 100 Мбит/с (удовлетворяя требованиям как Ethernet, так и Fast Ethernet).

Кроме того, сетевая карта, должна соответствовать пустому расширительному гнезду на материнской компьютера.

1.6.2 Работа с устройствами сетевой связи

В зависимости от топологии сети и типа используемых кабелей для соединения компьютеров, принтеров и прочих устройств в локальную сеть могут понадобиться определенные соединительные устройства. Если приходится расширять локальную сеть или добавлять большое количество новых пользователей, потребуются другие соединительные устройства. Одни из них служат для соединения различных устройств, другие предназначены для усиления информационного сигнала, движущегося по сети, а третьи участвуют в управлении потоком данных.

Обсуждение устройств сетевой связи мы начнем с концентратора, который используется для соединения компьютеров в небольших локальных и даже в одноранговых сетях. Прочие устройства, которые мы будем рассматривать: репитеры, коммутаторы и маршрутизаторы, называются устройствами межсетевого обмена. Межсетевой обмен осуществляется в объединенных локальных сетях - когда посредством специальной технологии локальная сеть расширяется за обычные пределы или когда несколько локальных сетей объединяются в крупную сеть.

Концентраторы

Кон-центраторы, или хабы (Hub), - наиболее распространенные соединительные устройства в локальных сетях (в последнее время их быстро вытесняют недорогие коммутаторы). В локальных сетях они служат центральным соединительным пунктом. В обычном концентраторе нет активных электронных схем, значит, его нельзя использовать для расширения локальной сети. Как правило, он служит для соединения кабелей и передачи информационных сигналов всем компьютерам сети.

Концентраторы используются в сетях с витой парой. Порты концентратора служат точками соединения сетевых устройств. Компьютеры и прочие устройства подключаются к концентратору с помощью отдельных кабелей. Концентраторы отличаются друг от друга по форме, размеру и количеству портов.

Если портов концентратора не хватает, к нему можно подсоединить еще один концентратор (концентраторы соединяются в «гирлянду» посредством короткого соединительного кабеля).

Концентраторы бывают различных форм и размеров и сильно отличаются по цене. Обычно чем больше портов у концентратора, тем выше его цена. Концентраторы, поддерживающие более быстрые варианты Ethernet, такие как Fast Ethernet, стоят дороже.

Репитеры

Репитеры (Repeater) применяются в тех случаях, когда размеры локальной сети превосходят максимальную длину используемого кабеля. Репитер регенерирует сигналы, получаемые от компьютеров и других сетевых устройств, так что целостность сигнала сохраняется на гораздо большем расстоянии, чем позволяют сетевые кабели.

Репитеры не способны направлять сетевой трафик или решать, по какому маршруту будут передаваться данные; это простые устройства, которые всего лишь усиливают получаемый сигнал. Недостаток репитеров заключается в том, что они усиливают не только сигнал, но и помехи. В худших случаях передаваемый ими поток данных невозможно понять из-за шума в линии.

Мост (Bridge) - это устройство межсетевого обмена, позволяющее сохранять пропускную способность в сети. Когда локальная сеть разрастается, поток сетевой информации может превысить пропускную способность сетевой среды. Одна из стратегий сохранения пропускной способности в сети заключается в разбиении сети на сегменты. Эти сегменты соединяются мостами. Мосты обладают большими возможностями, чем концентраторы и репитеры, и даже используют специальное программное обеспечение. Мост способен прочитать МАС-адрес (его еще называют аппаратным адресом, он записан в памяти сетевой карты каждого компьютера в сети) в каждом пакете данных, которые циркулируют по сегментам сети, подключенным к мосту. Зная МАС-адреса в каждом из сегментов сети, мост не пропускает данные, принадлежащие одному сегменту, к остальным сегментам сети, которые им обслуживаются.

Коммутаторы

Коммутатор, или свич (Switch) - это еще одно устройство межсетевого обмена, используемое для управления полосой пропускания в крупной сети. Коммутаторы используются все чаще и чаще, даже в мелких сетях, потому что они позволяют управлять использованием полосы пропускания в сети. Коммутатор управляет потоком данных посредством МАС-адреса, включаемого в каждый пакет данных (он совпадает с МАС-адресом сетевой карты компьютера). Коммутаторы объединяют сети в так называемые виртуальные локальные сети (Virtual local area network - VLAN). Главное достоинство VLAN заключается в том, что она логически объединяет компьютеры в коммуникационную группу, причем эти компьютеры не обязательно должны находиться рядом друг с другом или даже на одном этаже. Значит, в виртуальную локальную сеть можно объединить компьютеры, обслуживающие один и тот же тип пользователей. Например, если инженеры компании сидят в разных концах офисного здания их компьютеры могут быть частью одной виртуальной сети с общей полосой пропускания.

Программное и аппаратное обеспечение коммутаторов используется для передачи пакетов между компьютерами и прочими сетевыми устройствами. У коммутаторов есть своя операционная система. Обычно в этом окне можно видеть аппаратный (MAC) адрес и IP-адрес коммутатора. Остальные статистические данные относятся к количеству отправленных и полученных пакетов (везде стоит цифра 0, так как коммутатор был только что добавлен в сеть).

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы (Router) обладают еще большими возможностями, чем мосты и коммутаторы (маршрутизаторы действуют на сетевом уровне - более высоком уровне концептуальной модели OSI, чем уровень канала передачи данных, на котором действуют мосты и коммутаторы). Аппаратное и программное обеспечение маршрутизатора позволяет «прокладывать маршрут» данных от источника к пункту назначения (под программным обеспечением подразумевается операционная система). У маршрутизаторов очень сложная операционная система, позволяющая настраивать маршрутизацию пакетов данных самых различных сетевых протоколов, включая TCP/IP, IPX/SPX и AppleTalk.

Маршрутизаторы используются для разбиения на сегменты локальных сетей, которые стали слишком крупными и перегруженными, а также для объединения удаленных локальных сетей посредством различных WAN-технологий.

Задачи локальной сети: Разделение файлов. Сеть позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом. Разделение файлов. Сеть позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом. Передача файлов. Сеть позволяет быстро копировать файлы любого размера с одной машины на другую без использования магнитных носителей. Передача файлов. Сеть позволяет быстро копировать файлы любого размера с одной машины на другую без использования магнитных носителей. Разделение прикладных программ. Сеть позволяет разным пользователям использовать одну и ту же копию программы. Разделение прикладных программ. Сеть позволяет разным пользователям использовать одну и ту же копию программы. Разделение принтера. Сеть позволяет нескольким пользователям использовать один или несколько принтеров. Разделение принтера. Сеть позволяет нескольким пользователям использовать один или несколько принтеров. Электронная почта. Сеть позволяет установить почтовую службу, чтобы рассылать сообщения, доклады, служебные записки другим пользователям сети. Электронная почта. Сеть позволяет установить почтовую службу, чтобы рассылать сообщения, доклады, служебные записки другим пользователям сети. На базе локальной сети модно установить программное обеспечение, что дает возможности использовать технологии глобальной сети интернет при подготовки, публикации, использовании документов. На базе локальной сети модно установить программное обеспечение, что дает возможности использовать технологии глобальной сети интернет при подготовки, публикации, использовании документов.

Одноранговая локальная сеть В одноранговой локальной сети все компьютеры равноправны. Общие устройства могут быть подключены к любому компьютеру в сети. В одноранговой локальной сети все компьютеры равноправны. Общие устройства могут быть подключены к любому компьютеру в сети.

Сеть с выделенным сервером Сервер (от англ. server - обслуживающее устройство) - компьютер, распределяющий ресурсы между пользователями сети. В сервере установлен мощный процессор, большая оперативная и дисковая память, хранится основная часть программного обеспечения и данных сети, которыми могут воспользоваться все пользователи сети. В качестве рабочих станций обычно используются менее производительные компьютеры с меньшей дисковой и оперативной памятью.

Топология локальной сети Наиболее простой вид топологии шина. В такой сети все компьютеры подключены к одному кабелю. На шину похожа и структура, которую называют кольцо. Для локальных сетей, основанных на файловом сервере, может применяться схема звезда. От схемы зависит состав оборудования и программного обеспечения. Топологию выбирают, исходя из потребностей предприятия. Если предприятие занимает многоэтажное здание, то в нем может быть применена схема снежинка, в которой имеются файловые серверы для разных рабочих групп и один центральный сервер для всего предприятия.

Аппаратура локальной сети: кабели для передачи информации; кабели для передачи информации; разъемы для присоединения кабелей; разъемы для присоединения кабелей; согласующие терминаторы; согласующие терминаторы; сетевые адаптеры; сетевые адаптеры; репитеры; репитеры; трансиверы; трансиверы; концентраторы; концентраторы; мосты; мосты; маршрутизаторы; маршрутизаторы; шлюзы. шлюзы.

Сетевые адаптеры (они же контроллеры, карты, платы, интерфейсы, NIC Network Interface Card) это основная часть аппаратуры локальной сети, без которой сеть невозможна. Назначение сетевого адаптера сопряжение компьютера (или другого абонента) с сетью, то есть обеспечение обмена информацией между компьютером и каналом связи в соответствии с принятыми правилами обмена.

Репитеры, или повторители (repeater), выполняют более простую функцию, чем трансиверы. Они не преобразуют ни уровни сигналов, ни их вид, а только восстанавливают ослабленные сигналы (их амплитуду и форму), приводя их форму к исходному виду. Цель такой ретрансляции сигналов состоит в увеличении длины сети.

Мосты (bridge), маршрутизаторы (router) и шлюзы (gateway) служат для объединения в единую сеть нескольких разнородных сетей с разными протоколами обмена нижнего уровня, в частности, с разными форматами пакетов, разными методами кодирования, разной скоростью передачи и т.д.

Программное обеспечение сети Для работы в локальной сети необходимо специальное сетевое программное обеспечение. Для работы в локальной сети необходимо специальное сетевое программное обеспечение. В операционной системе Windows уже имеется всё необходимое для установки сети.

Программное обеспечение сети Для организации локальной сети необходимо: определить имя Рабочей группы; присвоить каждому компьютеру уникальное в данной Рабочей группе имя и IP-адрес, а также установить адрес маски подсети (в некоторых случаях явный IP-адрес и адрес маски подсети можно не устанавливать).

Тема 1.3: Открытые системы и модель OSІ

Тема 1.4: Основы локальных сетей

Тема 1.5: Базовые технологии локальных сетей

Тема 1.6: Основные программные и аппаратные компоненты ЛВС

Локальные сети

1.6. Основные программные и аппаратные компоненты ЛВС

1.6.3. Программное обеспечение вычислительных сетей (программные компоненты ЛВС)

Программное обеспечение вычислительных сетей состоит из трех составляющих:

• автономных операционных систем (ОС), установленных на рабочих станциях;
• сетевых операционных систем, установленных на выделенных серверах, которые являются основой любой вычислительной сети;
• сетевых приложений или сетевых служб.

Автономные ОС (программное обеспечение вычислительных сетей)

В качестве автономных ОС для рабочих станций, как правило, используются современные 32-разрядные операционные системы – Windows 95/98, Windows 2000, Windows XP, Windows VISTA, Windows 7 (Seven), Windows 8, Windows 8.1, Windows 10.

Сетевые ОС (программное обеспечение вычислительных сетей)

В качестве сетевых ОС в вычислительных сетях применяются:

1. ОС Unix.
2. ОС NetWare фирмы Novell.
3. Сетевые ОС фирмы Microsoft (ОС Windows NT, Microsoft Windows 2000 Server, Windows Server 2003, Windows Server 2008).

Сетевые операционные системы необходимы для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Они организуют коллективный доступ ко всем ресурсам сети.

Получение доступа к ресурсам локальных вычислительных сетей предусматривает выполнение трех процедур: идентификация, аутентификация и авторизация:

1. Идентификация - присвоение пользователю уникального имени или кода (идентификатора).
2. Аутентификация - установление подлинности пользователя, представившего идентификатор. Наиболее распространенным способом аутентификации является присвоение пользователю пароля и хранение его в компьютере.
3. Авторизация - проверка полномочий или проверка права пользователя на доступ к конкретным ресурсам и выполнение определенных операций над ними. Авторизация проводится с целью разграничения прав доступа к сетевым и компьютерным ресурсам.

В большинстве сетевых операционных систем встроена поддержка протоколов (TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI):

1. TCP/IP - эти протоколы были разработаны для сети Министерства обороны США ARPAnet, они поддерживаются сетевыми операционными системами Unix, Windows и т.д. Протоколы TCP/IP - это базовые протоколы сети Интернет.
2. IPX/SPX - протоколы, разработанные фирмой Novell, поддерживаются операционной системой NetWare разработанной также фирмой Novell, Windows и др. Novell была одной из первых компаний, которые начали создавать ЛВС. Основным элементом локальной сети Novell NetWare является файловый сервер. На нем размещается сетевая операционная система, база данных и прикладные программы пользователей. В настоящее время наиболее распространенными являются локальные сети на базе сетевых плат Ethernet с операционной системой Novell NetWare.
3. NetBEUI - разработчик этого протокола фирма IBM. Протокол предназначен для небольших локальных вычислительных сетей, в нем отсутствует маршрутизация, его поддерживают операционные системы фирм IBM и Microsoft.

Сетевые приложения (программное обеспечение вычислительных сетей)

Для пользователей локальных вычислительных сетей большой интерес представляет набор сетевых служб, с помощью которых он получает возможность просмотреть список имеющихся в сети компьютеров, прочесть удаленный файл, распечатать документ на принтере, установленном на другом компьютере в сети или послать почтовое сообщение.

Реализация сетевых служб осуществляется программным обеспечением (программными средствами). Файловая служба и служба печати предоставляются операционными системами, а остальные службы обеспечиваются сетевыми прикладными программами или приложениями. К традиционным сетевым службам относятся: Telnet, FTP, HTTP, SMTP, POP-3.

Служба Telnet позволяет организовывать подключения пользователей к серверу по протоколу Telnet.

Служба FTP обеспечивает пересылку файлов с Web-серверов. Эта служба обеспечивается Web-обозревателями (Internet Explorer, Mozilla Firefox, Opera и др.)

HTTP - служба, предназначенная для просмотра Web-страниц (Web-сайтов), обеспечивается сетевыми прикладными программами: Internet Explorer, Mozilla Firefox, Opera и др.

SMTP, POP-3 - службы входящей и исходящей электронной почты. Реализуются почтовыми прикладными программами: Outlook Express, The Bat и др.