По какому принципу компьютерные сети делятся на локальные и глобальные
Обновлено: 05.07.2024
После нескольких статей по сетям, появились комментарии, которые говорят о том, что всё банально, другие комментарии показывают о недостатке информации. Это хорошо, когда Вы пишите, что Вам непонятно, тогда это можно дополнить и все. Тема сегодняшней статьи - это маршрутизация между локальными и глобальными сетями.
Лока́льная вычисли́тельная сеть — компьютерная сеть , покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт)
Обозначается очень часто как LAN (лан) или ЛВС (локальная вычислительная сеть)
Любая локальная сеть, входит в общую глобальную сеть (как правило)
Глобальная компьютерная сеть , ГКС (англ. Wide Area Network , WAN ) — компьютерная сеть, охватывающаябольшие территории и включающая в себя большое число компьютеров.
ГКС служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они нинаходились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.
Для разграничения таких сетей используются разные адреса сетей, для логического разделения, а физически они соединены через маршрутизатор, который может быть в виде отдельного компьютера с двумя сетевыми платами.
Маршрутиза́тор ) — специализированный компьютер, который пересылает пакеты между различными сегментами сети на основе правил и таблиц маршрутизации. Маршрутизатор может связывать разнородные сети различных архитектур.
Теперь по подробнее, маршрутизатор - это по сути устройство, направляющие пакеты с одного порта на другой или наоборот блокирующие пакеты
Например, Вы перемещаетесь по дому, у Вас есть один лифт, соответственно, вы между этажами по одному человеку спокойно перемещаетесь. Это будет локальная сеть и в рамках одного дома (одной локальной сети) Вам достаточно знать номер квартиры и соответственно номер этажа. Если у Вас в доме 10 этажей и всего 40 квартир, то думаю лифт вполне справится с поставленной задачей. Если этажей будет 25, а квартир на этаже будет по 20 штук и лифт так же возит по одному пассажиру, то тут уже будут сложности. Если люди будут ходить друг другу в гости, то эта одна история, лифт будет кататься между этажами постоянно. А в момент с утра когда люди массово выходят их дома, или вечером, когда возвращаются, лифт не будет справляться, будет большая очередь, на первом этаже, и несколько небольших очередей на каждом этаже. Тогда необходимо добавлять второй лифт, или увеличивать место в лифте, лучше и то и другое. Но это на самом деле локальные проблемы,самое главное для нас это выход на улицу - в глобальную систему.
В данном случае дверь в подъезд - это шлюз, через который вы входите в дом или наоборот выходите. При этом физически шлюзом будет дверь, а логическим ограничением будет домофон или консьерж. Причем консьержа (маршрутизатора ) можно настроить по разному, он будет пропускать только по запросу пользователей или пускать всех подряд, или будет спрашивать секретное слово. Так же и Вас может не выпускать, например если это не дом, а больница. Кому-то можно выходить,а кому то нет.
Теперь рассмотрим в чём разница, когда Вы перемещаетесь по дому, Вам достаточно знать внутренний адрес квартиры, так как адрес дома остается неизменным. В данном случае адрес дома (страна, регион, город улица, номер дома) будет глобальным адресом, кстати для облегчения сортировки на почте используют почтовый индекс. И вот Вы решили поехать в другой район города или другой город. На вашем этапе будут встречаться ключевые развязки - это и будут места маршрутизаторов. Думаю на Вашем пути от дома до работы будет 5-10 ключевых развязок. Вы конечно, едите по памяти или по указателям, как ориентируются маршрутизаторы. Их (маршрутизаторы) можно разделить на несколько видов - магистральный, те через которые идут основные потоки информации, можно сравнить с глобальных развязками между странами или крупными городами, пограничные маршрутизаторы, как раз те которые подключены к внешним и внутренним большим сетям (корпоративным, районным сетям) и внутренние, те которые стоят в небольших компаниях или частных домах. Основная задача у маршрутизатора - это работа с таблицей маршрутизации. Это ключевой момент, именно по ней и идет организация трафика и перенаправление пакетов.
Сама таблица имеет своеобразную структуру, но для начала рассмотрим её в простом виде. Она содержит несколько записей. Ключевые записи содержат информацию о соседних сетях и портах, на которых эти сети расположены.Еще ряд записей содержит информацию о тех сетях, которые находятся за соседними маршрутизаторами, то есть через один два шага от текущих сетей и опять же на каких портах. И есть чтрока, которая показывает на "путь по умолчанию" - адрес на который надо отправлять пакет, если адрес сети неизвестен. Как это работает.
Стоит отметить, что на разных портах маршрутизатора, не может быть одинаковые сети, это исключено.
Теперь о том как одинаковые адреса могут попадаться в одной глобальной сети. В глобальной сети, все адреса уникальны, не может быть одинакового адреса. но есть адреса зарезервированные под локальные сети их в глобальной сети нет, так как одинаковый адрес не может быть на разных портах. к таким адресам относятся:
Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.
Компьютерные сети обеспечивают:
— быстрый обмен данными;
— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);
— совместное использование программного обеспечения и баз данных;
— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;
— возможность удаленного управления компьютерами.
В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:
- Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.
- Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.
По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).
Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.
По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.
Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.
Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.
Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.
Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.
Чаще всего используются следующие топологии сетей:
- Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.
- Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
- Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.
- Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.
Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.
Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.
Интернет — это глобальная сеть, в которой многочисленные научные, корпоративные, государственные и другие сети, а также персональные компьютеры отдельных пользователей соединены между собой каналам передачи данных.
Основной аппаратной структурой сети Интернет можно считать мощные компьютеры (узлы) и связывающие их высокоскоростные магистральные каналы передачи данных. Организации, имеющие в собственности и обслуживающие такое оборудование, называются провайдерами.
За каждым компьютерным узлом в Интернете закреплён постоянный адрес, называемый IP-адресом. Давайте рассмотрим технологию IP- адресации.
Такие адреса получают и пользователи сети Интернет, но в отличии от адресов узлов они действуют только во время подключения пользователя к сети и изменяются при каждом новом сеансе.
IP-адрес представляет собой 32-битный идентификатор, например:
Так как человеку сложно воспринимать такую длинную строку, ее делят на 4 равные части:
Чтобы пользователи было еще удобнее работать с IP-адресом каждую часть переводят в 10-ую систему счисления:
Таким образом число в IP-адресе не может превышать 255.
Мы говорили уже о том, что Интернет представляет собой сеть сетей, поэтому технология IP-адресов учитывает этот факт следующим образом:
Любой IP адрес состоит из двух частей: IP-адрес сети и IP-адрес узла этой сети. При этом деление адреса на части происходит с помощью маски — 32-битным числом, в двоичной записи которого сначала стоят единицы, потом — нули. Первая часть IP- адреса, соответствующая единичным битам маски, относится к адресу сети, а вторая, соответствующая нулям маски, — определяет числовой адрес узла сети. Адрес сети получается в результате поразрядной конъюнкции к IP адреса узла и маски.
Напомним, Конъю́нкция — логическая операция, по своему применению максимально приближённая к союзу "и". Пример:
Пусть дан IP-адрес узла 217.9.142.131 и с помощью маски 255.255.192.0 надо получить IP-адрес сети.
Сначала переведем IP-адрес узла и маски в двоичный вид и произведен поразрядную конъюнкцию:
При этом часть IP-адреса сети, соответствующая единицам в маске, указывает на IP-адрес сети, к которой привязана сеть, а часть, соответствующая нулям, отдается на нумерацию компьютеров пользователей этой сети.
Желтым цветом выделена часть IP-адреса сети, указывающей на узел, а зеленым — на нумерацию пользователей.
Таким образом на нумерацию пользователей такой IP-адрес сети выделяет 14 бит, при этом два адреса из них не используется (адрес сети и широковещательный) А значит она позволяет пользоваться одновременно 16382 компьютера.
Список обязательной и дополнительной литература для углубленного изучения темы
— Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — М.: БИНОМ, 2016
— Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс. Учебник для 7—9 классов/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005
— Семакин И. Г., Е. К. Хеннер. Информатика и ИКТ. 10—11 класс/ М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008
— К. Ю. Поляков, Е. А. Еремин. Информатика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни: учебник в 2 ч. Ч. 1 / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016
Единичные компьютеры работают автономно, практически все они подключены к сетям. Последние упрощают обмен информацией, её обработку, автоматизируют производственные и бизнес-процессы. Рассмотрим, что такое локальная и глобальная компьютерные сети. Назовём принципиальные отличия между ними. Расскажем о сферах применения.
Локальные и глобальные компьютерные сети в информатике
Надобность в быстрой коммуникации, общем доступе к оборудованию (принтерам, накопителям) и совместной работе над проектами способствует стремительному подключению ПК к сети. Для объединения машин (узлов, клиентов) они должны работать с одинаковыми программами, протоколами передачи данных, обладать общими аппаратными ресурсами.Компьютерная сеть (КС) – это ряд ПК и прочего оборудования, объединённого в единую систему. Для её построения нужны:
- Интерфейс для обмена информацией, организации совместного доступа к программным, техническим, аппаратным ресурсам.
- Сами ПК с сетевыми адаптерами для работы по выбранному интерфейсу (проводному – витая пара, оптоволокно, беспроводному – Wi-Fi).
- Оборудование – организует работу узлов структуры.
- Программная среда – обеспечивает взаимодействие оборудования (службы, приложения, протоколы).
Рассмотрим, какими бывают компьютерные сети, их топологии, особенности функционирования.
Локальные
Различают несколько способов объединения вычислительных машин. Наиболее распространённый – локальные компьютерные сети (ЛКС, ЛС, LAN), в информатике – это объединение ПК и оборудования, расположенного на географически ограниченном пространстве: офис, здание или несколько (банк, учебное заведение), город. Потенциал объединения порой ограничивается десятками километров. Главная цель создания – быстрый беспроблемный обмен информацией, доступ участников ЛВС к программным и аппаратным ресурсам.Задачи и назначение «локалок»:
Корпоративная сеть (КС) – это ЛС, созданная для сотрудников организации, предприятия, независимо от географического места расположения её узлов. Подразделения одного банка, находящиеся в разных городах, объединяются в КС через интернет. Это закрытые структуры, доступ к которым есть у ограниченного числа пользователей, обычно – сотрудников фирмы, обслуживающих их IT-компаний.
Топология
ЛКС характеризуются конфигурацией построения, топологией – способом соединения входящих в них компьютеров. Различают три структуры организации сетей.
- Шинная – клиенты подключаются к общедоступному интерфейсу. Характеризуется низкой стоимостью, простотой организации и расширения, отсутствием централизованного управления.
- Кольцевая – ПК подключаются посредством однонаправленного интерфейса, который усложняет создание сети и управление ею. Если один узел выйдет из строя или отключится, произойдёт сбой в работе структуры.
- Звёздная – компьютеры объединяются посредством сервера – центральной, главной рабочей станции – мощного ПК. Взаимодействуют элементы структуры исключительно через сервер, который управляет функционированием LAN. Если он выйдет из строя, сеть «ляжет».
- Иерархическая или древовидная – расширенная звёздная топология, где компьютеры подключаются к серверам низкого уровня, а те – к центральным ПК, расположенным выше по иерархии. При отказе сервера работать перестанет одна ветвь структуры.
В зависимости от метода организации соединения различают два типа локальных сетей:
- Одноранговые – все машины равноправны, одна для другой выступают как серверы либо клиенты.
- С выделенным сервером – машины взаимодействуют через центральный или главный компьютер.
Глобальные
Глобальные компьютерные сети (ГКС, WAN) – объединение ЛКС, отдельных ПК и прочего оборудования независимо от расстояния в одну структуру. Объединяет региональные «локалки», где передача данных организована по разным интерфейсам и технологиям, в масштабные, охватывающие континенты сеть. В состав входят многочисленные серверы, управляющие её функционированием, и шлюзы – согласовывают функционирование сетей, работающих на основе различных протоколов.
Применяются для коммуникации разнесённых на большие расстояния компьютеров, фонового обмена файлами, удалённого управления хостами, совместной работы. Для подключения клиентов к ГКС применяется более сложное оборудование и ПО, алгоритмы контроля, проверки целостности и восстановления потерянной информации. Характеризуется значительными потерями и задержками при обмене данными из-за применения разнообразных линий связи, множества хостов, по которым информация проходит от одного адресата к другому.
Отличия между локальными и глобальными сетями
- Протяженность, расстояние между узлами. Для ЛКС – от нескольких метров до десятков километров; применяются проводные и беспроводные линии связи (Wi-Fi). Коммуникации монтируются с нуля. Для ГКС расстояния могут исчисляться тысячами километров, в основном задействуют существующие коммуникации.
- Сложность алгоритмов обмена информацией. Из-за низкой надёжности WAN требуют дополнительное оборудование и методы обработки сигналов: модуляция, проверка целостности, повторная отправка повреждённых кадров.
- Пропускная способность. Скорость в локальных сетях достигает 100 Мбит, 1 и 10 Гбит в секунду, для глобальных – 100, реже 200-300 Мбит при использовании оптоволоконных линий связи. Для беспроводных соединений ширина канала исчисляется десятками мегабит.
- Задержки – оперативность реакции на запросы в LAN – несколько миллисекунд, в WAN – десятки-сотни мс.
- Масштабируемость – глобальным структурам присуща хорошая масштабируемость, расширить «локалку» сложно и дорого.
Для локальной сети не характерно объединение компьютеров, разнесённых на значительное расстояние. У неё всегда есть владелец. Глобальная предоставляет больший перечень услуг и возможностей. За подключение к ней необходимо платить.
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: