Локальная сеть все компьютеры в которой равноправны это

Обновлено: 06.07.2024

Процесс передачи информации – один из основных информационных процессов, изучаемых в информатике.

С точки зрения информатики, расширенная схема передачи информации выглядит следующим образом.

Кодирующее устройство преобразует информацию, полученную от источника информации в форму, пригодную для передачи по каналу связи. Здесь информация преобразуется в двоичный код. Декодирующее устройство выполняет обратное преобразование данных в форму, удобную для восприятия приёмником информации.

Понимание сути процесса передачи информации достаточно важно, поскольку жизнедеятельность человека, живущего в информационном обществе, связана с использованием информационных ресурсов. Широкий доступ к этим ресурсам предоставляют компьютерные сети.

Компьютерная сеть – это способ соединения двух и более компьютеров линиями передачи информации, для совместного использования данных и периферийных устройств.

Одной из основных характеристик компьютерной сети является скорость передачи информации или, другими словами, пропускная способность канала связи.

Различают локальные и глобальные компьютерные сети.

Локальная сеть объединяет компьютеры, расположенные на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга. Школьные компьютеры можно объединить в локальную сеть.

Различают локальные сети двух видов: одноранговые, когда все компьютеры равноправны, и каждый из них имеет возможность использовать ресурсы другого, и сети с выделенным сервером - мощным компьютером, предоставляющим собственные ресурсы для использования другими компьютерами сети - клиентами.

Для объединения компьютеров в сеть, необходимы:

- сетевые адаптеры - установленные для каждого компьютера сети, эти платы отвечают за приём и передачу сигналов;

- сетевое программное обеспечение;

- соединительные кабели: витая пара или оптическое волокно; возможно наличие беспроводного канала связи, например Wi - Fi .

Глобальная компьютерная сеть - это система связанных между собой компьютеров, расположенных на большом удалении друг от друга.

Самой большой глобальной сетью является сеть Интернет.

Основными понятиями, характеризующими глобальную компьютерную сеть, наряду с каналом связи являются - узел, абоненты сети, провайдер.

Рассмотрим задачу по передаче некоторого объёма информации по каналу связи, обладающего определёнными параметрами.

Интернет - всемирная компьютерная сеть, соединяющая вместе тысячи локальных, региональных и корпоративных сетей.

Каждый компьютер в сети имеет свой 32-битовый уникальный номер, который называется IP -адрес. Для удобства на практике большое двузначное число заменяют набором из четырёх десятичных чисел от 0 до 255, разделённых точками, первые три из которых обозначают адреса сетей и подсетей, а последнее – адрес компьютера пользователя.

Решая учебные задачи по восстановлению IP -адреса по его фрагментам, необходимо помнить, что адрес не может начинаться с точки и что каждое из четырёх чисел, входящих в его состав не должно превышать значение 255. Подобные задачи решаются путём логических рассуждений.

Наряду с цифровой IP -адресацией компьютеров существует иерархическая доменная система имён для организации более понятной символьной адресации в сети. Различают домены верхнего уровня, второго уровня, третьего и так далее. Полное доменное имя соединяет в себе все домены, записанные с соблюдением иерархии.

Среди доменов первого уровня различают административные (организационные) домены и географические домены, указывающие на территориальную или организационную принадлежность ресурса.

Обмен данными в компьютерных сетях подчиняется специальным правилам – сетевым протоколам.

Пакеты передаются по сети Интернет по разным маршрутам в зависимости от загруженности каналов связи. Затем, в компьютере адресата данные из поступивших пакетов восстанавливаются.

Итак, сегодня вы узнали, что такое локальные и глобальные компьютерные сети, как они организованы и работают; научились определять минимальное время, необходимое для передачи определённого объёма данных по каналу связи с известными характеристиками, а также восстанавливать IP-адрес компьютера по его фрагментам.

Передача файла через некоторое соединение заняла 1 минуту 4 секунды.

Определите размер файла (в килобайтах), который можно передать за то же время через другое соединение со скоростью 256 бит/с?

Топология локальной сети

Первое к чему нужно приступать при изучении основ функционирования компьютерных сетей, это топология (структура) локальной сети. Существует три основных вида топологии: шина, кольцо и звезда.

Линейная шина

Кольцо

В данной топологии каждый из компьютеров соединен только с двумя участниками сети. Принцип функционирования такой ЛВС заключается в том, что один из компьютеров принимает информацию от предыдущего и отправляет её следующему выступая в роли повторителя сигнала, либо обрабатывает данные если они предназначались ему. Локальная сеть, построенная по кольцевому принципу более производительна в сравнении с линейной шиной и может объединять до 1000 компьютеров, но, если где-то возникает обрыв сеть полностью перестает функционировать.

Звезда

Топология звезда, является оптимальной структурой для построения ЛВС. Принцип работы такой сети заключается во взаимодействии нескольких компьютеров между собой по средствам центрального коммутирующего устройства (коммутатор или свитч). Топология звезда позволяет создавать высоконагруженные масштабируемые сети, в которых центральное устройство может выступать, как отдельная единица в составе многоуровневой ЛВС. Единственный минус в том, что при выходе из строя центрального коммутирующего устройства рушится вся сеть или её часть. Плюсом является то, что, если один из компьютеров перестаёт функционировать это никак не сказывается на работоспособности всей локальной сети.

Что такое MAC-адрес, IP-адрес и Маска подсети?

Прежде чем познакомиться с основными принципами взаимодействия сетевых устройств, необходимо подробно разобрать, что такое IP-адрес, MAC-адрес и Маска подсети.

Маска подсети – специальная запись, которая позволяет по IP-адресу вычислять адрес подсети и IP-адрес компьютера в данной сети. Пример записи маски подсети: 255.255.255.0. О том, как происходит вычисление IP-адресов мы рассмотрим чуть позже.

Что такое ARP протокол или как происходит взаимодействие устройств ЛВС?

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Коммутатор содержит таблицу MAC-адресов устройств локальной сети непосредственно подключенных к его портам. Изначально таблица пуста и начинает заполняться при старте работы коммутатора, происходит сопоставление MAC-адресов устройств и портов, к которым они подключены. Это необходимо для того, чтобы коммутатор напрямую пересылал информационные пакеты тем участникам локальной сени, которым они предназначены, а не опрашивал все устройства ЛВС.

Маршрутизатор также имеет таблицу, в которую заносит IP-адреса устройств на основе анализа локальной сети. Роутер может самостоятельно раздавать IP-адреса устройствам ЛВС благодаря протоколу динамического конфигурирования узла сети (DHCP). Таблица маршрутизации позволяет роутеру вычислять наикратчайшие маршруты для отправки информационных пакетов между различными узлами ЛВС. Данные узлы (компьютеры) могут находиться в любом сегменте многоуровневой сети невзирая на архитектуру той или иной подсети. К примеру, маршрутизатор связывает локальную сеть с глобальной (интернет) через сеть провайдера.

Пример маршрутизации

Допустим, в таблице маршрутизации есть такая запись:

Сеть	Маска	Интерфейс
192.168.1.0	255.255.255.0	192.168.1.96

Роутер получает пакет, предназначенный для хоста с IP-адресом 192.168.1.96, после чего начинает обход таблицы маршрутизации и обнаруживает, что при наложении маски подсети 255.255.255.0 на IP-адрес 192.168.1.96 вычисляется сеть с IP-адресом 192.168.1.0. Пройдя строку до конца роутер находит IP-адрес интерфейса 192.168.1.96, на который и отправляет полученный пакет.

Как происходит вычисление IP-адреса сети и компьютера?

Для вычисления IP-адреса сети используется маска подсети. Начнем с того, что привычная для наших глаз запись IP-адреса представлена в десятеричном формате (192.168.1.96). На самом деле, сетевое устройство данный IP-адрес видит, как набор нолей и единиц, то есть в двоичной системе исчисления (11000000.10101000.00000001.01100000). Так же выглядит и маска подсети (255.255.255.0 -> 11111111.11111111.11111111.00000000).

IP-адрес назначения	192.168.1.96	11000000 10101000 00000001 01100000
Маска подсети	255.255.255.0	11111111 11111111 11111111 00000000
IP-адрес сети	192.168.1.0	11000000 10101000 00000001 00000000

Что получается? Какой бы у нас не был IP-адрес назначения (к примеру 192.168.1.96 или 192.168.1.54) при наложении на него маски подсети (255.255.255.0) будет получаться один и тот же результат (192.168.1.0). Происходит это из-за поразрядного (побитного) сравнения записей (1х1 = 1, 1х0 = 0, 0х1 = 0). При этом IP-адрес компьютера берётся из последней группы цифр IP-адреса назначения. Также стоит учитывать, что из общего диапазона адресов, в рамках одной подсети, доступно будет на два адреса меньше, потому что 192.168.1.0 – является IP-адресом самой сети, а 192.168.1.255 – служебным широковещательным адресом для передачи общих пакетов запросов.

Что такое NAT?

Принцип NAT заключается в следующем: при отправке пакета из ЛВС маршрутизатор подменяет IP-адрес локальной машины на свой собственный, а при получении производит обратную замену и отправляет данные на тот компьютер, которому они и предназначались.

Локальные вычислительные сети – сети, абоненты которых сосредоточены на расстоянии 10 – 15 км. Такие сети объединяют компьютеры, размещенные внутри одного здания или в нескольких рядом расположенных зданиях

Преимущества локальных сетей:

Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы в информационной системе. Например, производить печать со всех компьютеров на одном принтере, использовать один дисковод DVD и т.д.

Разделение данных – позволяет иметь доступ с разных рабочих мест к файлам, которые расположены на других компьютерах. Благодаря разделению данных можно организовать работу нескольких пользователей по созданию общего документа.

Разделение программных средств - позволяет пользователям использовать программы, установленные на других компьютерах.

Топология локальных сетей

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

топология типа звезда;
топология типа кольцо;
топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство - концентратор (Hub).

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.
Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.
Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый "пакет", в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

К недостаткам данной топологии относятся:

Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.
Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.
При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.
Общая производительность сети определяется производи¬тельностью самого медленного компьютера.

При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.
Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.
Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.
Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).
Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.
Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией общая шина является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 - 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Типы локальных сетей

Существует две модели локальных вычислительных сетей:

одноранговая сеть;
сеть типа клиент-сервер.

Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере.

В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом.

К достоинствам такой модели организации сети относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:

низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров;
отсутствие единой информационной базы;
отсутствие единой системы безопасности информации;
зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна.

Одноранговую модель сети можно рекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт.

В сетях типа клиент-сервер имеется один (или несколько) главных компьютеров - серверов. Серверы используются для хранения всей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такой модели следует выделить:

Желание передавать информацию от одного компьютера к другому, обеспечить пользователям совместный доступ к техническим устройствам, программному обеспечению и информационным ресурсам компьютеров вызвало необходимость объединения компьютеров в единую сеть.

Компьютерная сеть — объединение компьютеров, обеспечивающее совместное использование сетевых ресурсов.

Компьютеры, расположенные на небольших расстояниях друг от друга, могут быть объединены в локальную сеть . Это, как правило, сеть одной организации, учебного заведения и др. (пример 19.1).

По способу организации локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и сети с выделенным сервером.

В одноранговых сетях все компьютеры равноправны. Сеть с выделенным сервером имеет один высокопроизводительный компьютер, управляющий работой всей сети. Этот компьютер называется сервером . Он предоставляет свои ресурсы для совместного использования остальным компьютерам сети, называемым клиентами , и может управлять их работой.

По способу подключения компьютерные сети могут быть проводными и беспроводными .

Для организации работы компьютеров, объединенных в локальную сеть, необходимо соответствующее аппаратное (пример 19.2) и программное обеспечение.

Программную поддержку работы компьютеров в локальной сети выполняет операционная система.

Компьютеры объединяют в сети для совместного использования сетевых ресурсов. Сетевыми ресурсами (ресурсами сети) компьютеров могут являться:

технические устройства (принтеры, модемы, дисководы и др.);

программное обеспечение (системное, прикладное и инструментальное);

информационные ресурсы (файлы с информацией).

Для доступа к сетевым ресурсам часто бывает нужно указать имя пользователя и его пароль.

Пользователь, на компьютере которого находится ресурс (файл, диск, папка или устройство), является его владельцем и имеет полный доступ к этому ресурсу. Владелец ресурса может разрешить другим пользователям сети доступ к своему диску, папке, файлу.

Просмотр доступных сетевых ресурсов осуществляется в папке Сеть . В окне этой папки отображаются общие ресурсы сети, к которой подключен компьютер (компьютеры, папки, файлы, принтеры).

Важнейшей характеристикой работы локальной сети является скорость передачи информации в ней — количество информации, передаваемое за единицу времени. Скорость передачи информации по сети обычно измеряется в бит/с. (Рассмотрите решение задачи в примере 19.3.)

Пример 19.1.

Схема локальной сети

Пример локальной компьютерной сети — сеть в кабинете информатики. Она существует для того, чтобы учащиеся могли работать с одними и теми же информационными ресурсами и использовать общий принтер.

Пример 19.2. К аппаратному обеспечению работы локальной сети относятся сетевые платы (карты) и специальный кабель. Сетевыми платами должны быть оснащены все компьютеры сети. Они предназначены для приема и передачи информации в сети.

В беспроводных локальных сетях используется точка доступа, а на каждом компьютере должна быть установлена специальная беспроводная сетевая плата типа Wi-Fi.

Единых правил поведения пользователей в локальной сети не существует. Отметим лишь некоторые общие требования:

не передавайте другим пользователям ваше имя и пароль для входа в сеть;
по возможности сохраняйте информацию на диске вашего компьютера, а не на дисках общего пользования.

Определите объем файла компьютерной презентации, если передача его по сети происходит за 5 с при скорости 1 024 000 бит/с. Запишите полученный результат в килобайтах.

1 024 000 бит/с · 5 с = (2 10 · 10 3 · 5) бит = 2 10 · (2 3 · 5 4 ) бит = 2 13 · 5 4 бит.

Читайте также: