Какие компьютерные сети окружают вас какие каналы связи они используют
Обновлено: 04.07.2024
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
Информатика. Учебник для 9 класса (по учебнику К. Ю. Полякова, Е.А. Еремина, базовый уровень)
§ 1. Как работает компьютерная сеть?
Что такое компьютерная сеть?
Ключевые слова:
Компьютерная сеть — это группа компьютеров, объединённых линиями связи.
Все устройства, которые соединены в сеть, называются узлами сети (по аналогии с узлами рыболовной сети).
Кроме компьютеров к ним относятся вспомогательные устройства, участвующие в передаче данных.
Для связи узлов между собой используются различные каналы связи:
• электрические кабели (данные передаются с помощью электрических сигналов);
• оптические кабели (данные передаются с помощью световых лучей);
• радиоканалы (данные передаются с помощью радиоволн). Объединяя компьютеры в сеть, мы получаем следующие преимущества:
• быстрый обмен данными между компьютерами (не нужно использовать для переноса данных съёмные диски, флэш-диски);
• компьютеры в сети могут использовать общие ресурсы:
— общие данные могут быть размещены на одном компьютере;
— можно запускать программы с другого компьютера;
— все компьютеры могут использовать общие внешние устройства (например, принтер);
• электронную почту и другие способы сетевого общения (чаты, форумы и т. п.).
В то же время при организации сети:
• необходимы денежные затраты на сетевое оборудование (кабели, вспомогательные устройства) и программное обеспечение (например, операционную систему специального типа);
• снижается безопасность данных, поэтому компьютеры, на которых ведутся секретные разработки, не должны быть подключены к сети;
• необходим высококвалифицированный специалист — системный администратор, который занимается настройкой сети и обеспечивает её работу.
Системный администратор (на практике часто используют сокращения «сисадмин» или «админ») обычно решает следующие задачи:
• устанавливает и настраивает программное обеспечение (в том числе и несетевое);
• устанавливает права доступа пользователей к ресурсам сети;
• обеспечивает защиту информации;
• предотвращает потерю данных в случае сбоя электропитания;
• периодически делает резервные копии данных на DVD-дисках или съёмных жёстких дисках;
• устраняет неисправности в сети.
В некоторых крупных организациях кроме системных администраторов есть также сетевой администратор, который занимается только работой сети.
Типы компьютерных сетей
По «радиусу охвата» обычно выделяют следующие типы компьютерных сетей:
• персональные сети объединяют устройства одного человека (сотовые телефоны, карманные компьютеры, смартфоны, ноутбук и т. п.) в радиусе не более 30 м; самый известный стандарт таких сетей — Bluetooth;
• локальные сети (от англ. local — местный) связывают, как правило, компьютеры в пределах одного или нескольких соседних зданий; для создания беспроводных локальных сетей используется технология Wi-Fi;
• корпоративные сети — сети компьютеров одной организации (возможно, находящиеся в разных районах города или даже в разных городах);
• городские сети, объединяющие компьютеры в пределах города;
• глобальные сети, объединяющие компьютеры в разных странах (например, сеть Интернет).
Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Что означает сокращение PAN?
— Откуда произошли обозначения Bluetooth и Wi-Fi?
Обмен данными
Для того чтобы люди могли полноценно общаться, нужно, чтобы они говорили на одном языке. Это правило действует и для компьютерных систем, где вместо слова «язык» используется термин « протокол ».
Протокол — это набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети.
В современных сетях пересылаемые данные делятся на части — пакеты. Дело в том, что чаще всего одна линия связи используется для обмена данными между несколькими узлами. Если передавать большие файлы целиком, то получится, что сеть будет заблокирована, пока не закончится передача очередного файла. Кроме того, в этом случае при сбое весь файл нужно передавать заново, это увеличивает нагрузку на сеть.
Если передавать отдельные пакеты, время ожидания сокращается до времени передачи одного пакета (это доли секунды), по сети одновременно передаются пакеты, принадлежащие нескольким файлам. На рисунке 1.1 по одной линии связи (между узлами 3 и 4) одновременно выполняется передача данных от узла 2 к узлу 5 (эти пакеты обозначены чёрными прямоугольниками) и от узла 1 к узлу 6 (белые прямоугольники).
Рис. 1.1
Вместе с каждым пакетом передаётся его контрольная сумма — число, найденное по специальному алгоритму и зависящее от всех данных пакета. Узел-приёмник рассчитывает контрольную сумму полученного блока данных, и если она не сходится с контрольной суммой, указанной в пакете, фиксируется ошибка, и этот пакет (а не весь файл!) передаётся ещё раз.
Казалось бы, чем меньше размер пакета, тем лучше. Однако это не так, потому что любой пакет кроме «полезных» данных содержит служебную информацию: адреса отправителя и получателя, контрольную сумму. Поэтому в каждом случае есть некоторый оптимальный (наилучший) размер пакета, который зависит от многих условий (например, от уровня помех, количества компьютеров в сети, передаваемых данных и т. д.). Чаще всего для обмена данными в локальных сетях и в Интернете используются пакеты размером не более 1,5 Кбайт.
Используя дополнительные источники, выясните, какое семейство протоколов используется для обмена данными в Интернете.
Серверы и клиенты
В любой сети одни компьютеры используют ресурсы других. Для описания роли компьютеров в обмене данными вводят два термина: сервер и клиент.
Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т. д.) в общее использование.
Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.
Обычно серверы — это специально выделенные мощные компьютеры, которые используются только для обработки запросов большого числа клиентских компьютеров (рабочих станций) и, как правило, включены постоянно. Чаще всего они находятся в отдельных помещениях, куда пользователи не имеют доступа; это повышает защищённость данных.
В крупных локальных сетях используют несколько серверов, каждый из которых решает свою задачу:
• файловый сервер хранит данные и обеспечивает доступ к ним;
• сервер печати обеспечивает доступ к общему принтеру;
• почтовый сервер управляет электронной почтой;
• серверы приложений (например, серверы баз данных) выполняют обработку информации по запросам клиентов.
Часто понятия «сервер» и «клиент» относятся не к компьютерам, а к программам. Программа-сервер получает запросы от клиентов, ставит их в очередь, и после выполнения посылает каждому клиенту ответ с результатами выполнения запроса. Задача программы-клиента — послать серверу запрос в определённом формате и после получения ответа вывести результаты на монитор пользователя. Такая технология называется клиент-сервер. Её используют, например, все веб-сайты в Интернете: программа-браузер (клиент) посылает запрос веб-серверу и выводит его ответ (вебстраницу) на экран. Как правило, при желании программу-сервер и программу-клиент можно запустить на одном компьютере.
В некоторых организациях применяют терминальные серверы — мощные компьютеры, которые предоставляют пользователям свои ресурсы (процессорное время, оперативную и дисковую память).
Рабочие станции (терминалы или «тонкие» клиенты) в таких системах выполняют только две задачи:
• передают серверу данные, введённые пользователем с помощью клавиатуры и мыши;
• выводят на экран изображение рабочего стола, полученное от сервера.
Поэтому в качестве терминалов можно использовать маломощные и устаревшие компьютеры.
Выводы
• Компьютерная сеть — это группа компьютеров, объединённых линиями связи.
• Протокол — это набор правил, определяющих порядок обмена данными в сети.
• Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы, внешние устройства и т. д.) в общее использование.
• Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.
Рис. 1.2
Вопросы и задания
1. Какие компьютерные сети окружают вас? Какие каналы связи они используют?
2. Зачем нужны протоколы?
3. Может ли один компьютер выполнять роли сервера и клиента?
4. Зачем данные, передаваемые по сети, делятся на пакеты?
5. Выполните по указанию учителя задания в рабочей тетради.
Поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, т.е. сосредоточена на одном или нескольких серверах, нетрудно обеспечить ее регулярное резервное копирование (backup).
Избыточность
Благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном времени, поэтому в случае повреждения основной области хранения данных информация не будет потеряна — легко воспользоваться резервной копией.
Количество пользователей
Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.
Аппаратное обеспечение
Так как компьютер пользователя не выполняет функций сервера, требования к его характеристикам зависят от потребностей самого пользователя.
Комбинированные сети
Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. Многие администраторы считают, что такая сеть наиболее полно удовлетворяет их запросы, так как в ней могут функционировать оба типа операционных систем.
Операционные системы для сетей на основе сервера, например Microsoft Windows NT/2000/2003 Server или Novell® NetWare®, в этом случае отвечают за совместное использование основных приложений и данных. На компьютерах-клиентах могут выполняться любые операционные системы Microsoft Windows, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным. Комбинированные сети — наиболее распространенный тип сетей, но для их правильной реализации и надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.
Резюме
Широко распространены 2 типа сетей: одноранговые и сети на основе сервера.В одноранговых сетях каждый компьютер функционирует как клиент и как сервер. Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализированное, обеспечить развитую защиту данных трудно.
Сети на основе сервера наиболее эффективны в том случае, когда совместно используется большое количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или нескольно серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше.
Под компьютерной сетью понимают совокупность всех компьютеров и периферийных устройств, которые соединены через каналы связи и обеспечивают пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети. А таких ресурсов выделяют три типа: аппаратные, программные и информационные.
Таким образом, основной задачей сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа к различным общесетевым ресурсам, а также организации совместного использования этих ресурсов разными пользователями, включая защиту от несанкционированного доступа.
Кроме того, компьютерная сеть обеспечивает передачу данных между пользователями, которая должна быть надежно защищена. Компьютерная сеть состоит из следующих компонентов:
- Сервер – это компьютеры, которые служат источниками различных ресурсов в сети.
- Локальные компьютеры пользователей, они определяются еще и как рабочие станции – это компьютеры, которые подключаются к сети. С их помощью пользователи получают доступ к ресурсам сети.
- Каналы связи – это линии, которые соединяют все компьютеры между собой, и серверы, и рабочие станции.
Кроме того, в состав компьютерных сетей могут входить и такие узлы, как принтеры, сканеры и пр. Находясь в общей сети, они позволяют пользоваться этими устройствами всех пользователей данной сети.
Что же касается каналов связи, то они могут быть кабельными – это и телефонные линии, и оптико-волоконные каналы, и сетевые кабели, или беспроводными – сотовая связь, спутниковая или Wi-Fi.
Сетевое взаимодействие компьютеров осуществляется на основе передачи различных запросов от одних компьютеров данной сети к другим, а так же включенным в эту сеть устройствам и получении в ответ доступа к тем или иным ресурсам сети.
Компьютеры, которые предоставляют доступ к сети, называются серверами, а те, которые получают этот доступ, т.е., пользуются услугами сервера – клиентские или рабочие станции.
Каждый компьютер, объединяясь в компьютерную сеть должен получать и передавать различные данные. Осуществляется это при помощи специальных устройств, которые называются сетевыми адаптерами или сетевыми платами. В обиходе их называют еще сетевой картой.
Эти карты могут быть как уже встроенные в материнскую плату компьютера, так и внешние, которые необходимо приобретать отдельно и ставить в специальный слот на этой самой материнской плате.
В компьютерных сетях используют два варианта серверов. Он может быть выделенным, когда под сервер выделяется специальный компьютер, который и осуществляет связь других машин. А есть сети, где все компьютеры выполняют роль одновременно и серверов и клиентских машин. Таким компьютерам предоставляются равные права в сети. Это, так называемая, одноранговая компьютерная сеть. Все компьютеры сети соединяются между собой при помощи каналов связи, которые и подключаются через сетевые адаптеры.
Самый распространенный на сегодня вид канала связи – это кабельный канал, т.е. соединение при помощи специальных сетевых кабелей. Они бывают коаксиальными, оптико-волоконными и витой парой.
При создании сетей используют два варианта. Самый простой – это объединение двух компьютеров. Здесь необходим только кабель, который связывает их, подсоединив через сетевые адаптеры. В самих компьютерах делаются специальные настройки, что бы они увидели друг друга.
Второй вариант более сложный – соединяет от трех и более компьютеров вместе. Здесь уже простого подсоединения кабеля не получится. Для этой цели используют специальные устройства – сетевой коммутатор («свитч») или же сетевой концентратор («хаб»).
Эти устройства являются своего рода разветвителями данных между компьютерами сети. Выделяют несколько типов компьютерных сетей.
Виды компьютерных сетей
Один из принципов выделения компьютерных сетей является степень территориальной распределенности. Здесь выделяют три типа:
- локальные сети (LAN —LocalAreaNetwork);
- региональные (или городские) сети (MAN — Metropolitan Area Network);
- глобальныесети(WAN — Wide Area Network).
В локальных сетях находятся компьютеры, которые размещены на небольшом удалении друг от друга. В частности – это компьютеры, находящиеся или в одном здании, даже в одной комнате, или в нескольких соседних зданиях. В основном, к локальным сетям относятся офисные сети. Эти сети отличает высокоскоростной канал передачи данных, который одинаков для всех компьютеров сети.
В региональные сети объединяются пользователи города, области или страны. Для передачи данных используются чаще всего такие каналы, как телефонные линии, ISDN и пр.
Глобальные сети подразумевают под собой объединение пользователей на разных расстояниях друг от друга, вплоть до разных континентов. Одним из характерных примеров такой сети является сеть интернет. Связь между пользователями может быть здесь самая разнообразная, в том числе и радиосвязь и спутники.
Ниже в таблице показаны различные типы компьютерных сетей и их характеристика.
Встречается еще и очень специфическая сеть – нательная компьютерная сеть (Body Area Network — BAN). Ее особенность заключается в том, что она объединяет компьютерные устройства, которые или надеваются пользователями, или имплантируются в организм.
Это такие, например, как умные часы, мониторы пульса и давления, умные кардиостимуляторы и пр. Пока, такие приборы еще мало распространены (речь не идет о медицинских), но в скором будущем будет за ними. По способу размещения сетей или схеме их размещения, т.е., топологии они представляют собой кольцевые, звезду, шину.
Можно выделить и еще много разных вариантов, по принципу где элементы сети будут находиться, как будет осуществляться связь между ними и многие другие. Вот такие особенности компьютерных и сетей и их функциональности существует. Успехов!
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Локальные и глобальные компьютерные сети"
Мы живём в цивилизованном, стремительно развивающемся мире, которым правят технологии. Еще совсем недавно даже о существовании мобильного телефона можно было прочесть только в фантастической книге, а сегодня это обычная реальность. И очень многие удивительные и нереальные вещи, предсказанные писателями-фантастами, на сегодняшний день уже сбылись. Например в романе Эдварда Беллами, написанном в 1887 году, персонаж погружается в летаргический сон в конце 19-го века, а выходит из него в начале 21-го. Что он обнаруживает? Наличные деньги отсутствуют, а вместо них горожане получают на свой собственный счёт сумму, которую могут тратить при помощи специальной карты. Ну чем вам не сегодняшний день?
Артур Кларк в середине 20-го века «сконструировал» искусственный спутник. Подобные аппараты сегодня применяются, например, для передачи телевизионного сигнала.
Сегодня представить свою жизнь без компьютеров и интернета мы не можем. Практически каждый человек, не выходя из дома, может оплачивать услуги, совершать покупки, общаться с родственниками и друзьями по видеосвязи и многое другое. И во всех этих действиях участвует один из главных информационных процессов – процесс передачи информации.
· Что такое компьютерная сеть?
· Какая сеть называется локальной?
· Что такое глобальная сеть?
Информация передаётся от источника к приёмнику в форме некоторого набора знаков, символов, сигналов.
На протяжении долгих столетий для передачи писем человечество пользовалось услугами почты, во второй половине 19 века изобрели аппарат для приёма и передачи звука, который назвали телефон. А с 30-х годов 20 века для передачи изображений стали использовать телефакс.
Важной характеристикой компьютерной сети является скорость передачи информации или пропускная способность канала – это количество информации, передаваемое за единицу времени. Эта величина определяется как количество информации в битах в секунду, а также в кратных единицах: килобит в секунду (кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с).
Локальная компьютерная сеть представляет собой объединение компьютеров на небольших расстояниях друг от друга. Как правило, оно внутри одной организации, предприятия, фирмы, учебного заведения. Компьютеры, объединённые в локальную сеть, могут получать совместный доступ к ресурсам компьютера (к программам, файлам, папкам), а также к периферийным устройствам (принтерам, сканерам, дискам, модемам), подключённым к сети. Различают следующие виды локальных сетей: одноранговые и с выделенным сервером.
Одноранговыми называются небольшие локальные сети, где все компьютеры равноправны, то есть каждый из них может пользоваться ресурсами другого. В таких сетях каждый пользователь сам решает, какие ресурсы своего компьютера (программы, файлы или папки) сделать доступными для всей сети.
Если объединяют большое количество пользователей, то доступ ко всем компьютерам сети нежелателен. В таких случаях выделяют самый мощный компьютер, который называется сервер. На жёстком диске сервера размещают файлы (данные и программы), а также размещают периферийное оборудование (принтер, сканер и другое) и к ним открывают доступ для других компьютеров сети. Компьютеры, получившие доступ к файлам и периферийному оборудованию, размещённым на сервере называются клиенты.
Для осуществления передачи и приёма сигнала по каналам связи каждый компьютер, подключённый к локальной сети, должен иметь специальную плату – сетевой адаптер. А само соединение компьютеров в локальную сеть выполняется по проводным каналам с помощью различных типов кабелей (например это могут быть витая пара или оптическое волокно), или по беспроводным каналам (например Wi-Fi).
На сколь угодно больших расстояниях (это могут быть не только разные страны, но и разные континенты) компьютеры также объединяются в сеть, которая называется глобальной компьютерной сетью.
Глобальные компьютерные сети могут быть:
· Корпоративные - создаются для предоставления деятельности разного рода организациям, которые имеют подразделения на удалённых территориях.
· Региональные - Это сети, которые создаются в пределах одного региона (например, страна, город или область).
Самой известной и обширной глобальной компьютерной сетью является Интернет. Интернет – это всемирная система объединённых компьютерных сетей (локальных, региональных и корпоративных) для хранения и передачи информации по всему миру.
Любая глобальная компьютерная сеть состоит из компьютерного узла и канала связи. Узел – это мощный компьютер, который постоянно подключён к сети. К узлам подключаются абоненты. Абоненты – это персональные компьютеры пользователей или локальные сети.
Для передачи данных в глобальных сетях применяют: электрический кабель, радиосвязь через ретрансляторы и спутники связи, инфракрасные лучи, современный оптоволоконный кабель, обычную телефонную сеть.
Организация, предоставляющая пользователям связь с глобальной сетью через свои компьютеры, называется провайдером сетевых услуг. Для подключения удалённых пользователей и локальных сетей к интернету активно используются телефонные линии. Для повышения скорости разработана технология ADSL, что в переводе с английского означает асимметричная цифровая абонентская линия. Это означает, что доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком неравномерно. Так как у большинства пользователей объём входящего трафика значительно больше объёма исходящего, то скорость входящего трафика больше, чем скорость исходящего. Это ограничение стало проявляться шире в связи с распространением видеосвязи.
Давайте на примере рассчитаем, за какое время через ADSL-соединение со скоростью 512000 бит в секунду мы сможем скачать фильм размером 700 Мегабайт.
Итак, по условию нам известна скорость ADSL-соединения – 5,1 × 10 5 бит в секунду и размер фильма – 700 × 10 6 байт.
Переведём 700 × 10 6 байт в биты.
Для этого нужно 700 × 10 6 × 8. Получим приблизительно 5,6 × 10 9 бит.
Как вы помните скорость передачи информации – это количество информации, передаваемое за единицу времени, то есть.
Значит, для нахождения времени, необходимого для скачивания фильма нужно размер файла разделить на скорость передачи данных. или
Получим приблизительно 10 4 сек.
Получается, что время необходимое на скачивание файла, зависит обратно пропорционально от скорости. То есть чем выше скорость передачи данных, тем меньше времени тратится на загрузку файла.
Важно запомнить:
· Компьютерная сеть – это два и более компьютеров, соединённых линиями передачи информации.
· Локальная компьютерная сеть – это сеть, которая объединяет компьютеры, установленные в одном помещении или в одном здании. Компьютеры, объединённые в локальную сеть, могут получать совместный доступ к ресурсам компьютера, а также к периферийным устройствам. Различают следующие виды локальных сетей: одноранговые и с выделенным сервером.
· Глобальная компьютерная сеть – это сеть, в которой компьютеры объединяются на сколь угодно больших расстояниях.
· Глобальные компьютерные сети могут быть корпоративные и региональные.
· Самой известной и обширной глобальной компьютерной сетью является Интернет.
Читайте также: