Принципы построения и аппаратные компоненты компьютерных сетей
При́нципы построе́ния компью́терных сете́й — компьютеры объединяют в сети для совместного использования программного обеспечения, вычислительных ресурсов, внешних устройств (принтеров, сканеров, внешней памяти и др.), возможности удалённого управления (диагностики, настройки, поддержки и др.) компьютерами.
Для такого объединения необходимы аппаратные средства (компоненты)[1].
Основные понятия
Компью́терная сеть — два или более устройства (компьютеров, серверов, смартфонов и т. д.), объединённых линиями связи для обмена информацией.
Узлы сети — все устройства, объединённые в сеть (и компьютеры, и вспомогательные устройства)[2].
Топология сетей — это способ объединения компьютеров между собой.
Канал связи — это любая физическая среда, используемая для передачи информации от одного компьютера к другому.
Се́рвер — выделенный компьютер, предоставляющий свои ресурсы (файлы, программы и др.) в общее использование.
Клиент — это компьютер, использующий ресурсы сервера.
Типы компьютерных сетей
Существует классификация компьютерных сетей по территориальной распространённости или по «радиусу охвата». К ним относятся:
Персональная компьютерная сеть (Personal Area Network — PAN)
Сеть, построенная «вокруг» человека, которая используется для передачи данных между персональными устройствами: компьютеры, ноутбуки, телефоны, планшеты. Персональные сети могут использоваться как для информационного взаимодействия отдельных устройств между собой, так и для соединения их с сетями более высокого уровня, например, глобальной сети Интернет.
Локальная компьютерная сеть (Local Area Network — LAN)
Такая сеть объединяет компьютеры, обеспечивающая совместный доступ к ресурсам компьютеров, а также к периферийным устройствам (принтерам, сканерам, дискам, модемам и др.), подключённым к этой сети. В небольших локальных сетях все компьютеры равноправны. Такие сети называются одноранговыми.
Сети с большим количеством пользователей организуют с помощью выделенного сервера. На жёстком диске такого сервера размещают файлы (данные и программы), к которым получают доступ другие компьютеры сети — клиенты. Всем пользователям сети может быть доступно периферийное оборудование, подключённое к серверу.
Корпоративная компьютерная сеть
Сеть компьютеров одной организации, возможно находящихся в разных районах, городах.
Региональная компьютерная сеть
Сеть, объединяющая компьютеры в пределах одного региона (района, посёлка, города и др.).
Глобальная компьютерная сеть (Wide Area Network — WAN)
Такая сеть соединяет компьютеры на сколь угодно больших расстояниях друг от друга.
Наиболее известной и самой обширной глобальной компьютерной сетью является Интернет. Эта сеть объединяет многочисленные локальные, региональные и корпоративные сети, а также компьютеры отдельных пользователей, распределённые по всему миру.
Топология сетей
Существуют три основных способа соединения компьютеров в сети:
- Общая ши́на
В такой сети все компьютеры сети обмениваются данными по одному каналу связи. Отправляемое одним компьютером сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет кому адресовано сообщение, — если сообщение адресовано ей, то обрабатывает его. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, — последовательно — потому что линия связи единственная. На концах шины включают специальные устройства — терминаторы. Без этих устройств сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной.
- Звезда
В этой схеме все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (называемому коммутатор), через который идёт весь обмен данными. Коммутатор отдаёт пакет только адресату, а не всем компьютерам сети. Образуется сегмент сети. Подобный сегмент может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии. Весь обмен информацией идёт исключительно через центральный компьютер, на который возлагается очень большая нагрузка.
- Кольцо
В этой сети каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя соседними: от одного он получает информацию, а другому передаёт. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.
Каналы связи
По типу каналов передачи данных компьютерные сети делятся на:
- проводные (кабельные) — средой передачи данных являются кабели;
- беспроводные — средой передачи являются радиоволны в определённом частотном диапазоне.
Аппаратные компоненты компьютерных сетей
Существует множество сетевых устройств, используемых для создания, сегментирования и усовершенствования сети. Основными из них являются сетевые адаптеры, повторители, усилители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы[3].
- сетевые адаптеры (карты) — устройства, передающие и принимающие сигналы, распространяемые по каналам связи. Они физически выполняют функцию сопряжения компьютера с сетью[4];
- коммутаторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы — используются для соединения подсетей (логических сегментов) и различных компьютерных сетей в качестве межсетевого интерфейса;
- концентраторы— используются для объединения нескольких компьютеров в требуемую конфигурацию локальной компьютерной сети;
- модемы — используются в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения.
Примечания
Литература
- Семакин И. Г., Хеннер Е. К. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10—11 классов. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.
- Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. 11 класс. Базовый уровень. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017.
- Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика: учебник для 9 класса. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013.
- Семакин И. Г., Залогова Л. А., Русаков С. В., Шестакова Л. В. Информатика: учебник для 9 класса. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. — Т. 3-е изд..
- Поляков К. Ю., Ерёмин Е. А. Информатика. 9 класс. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017.
- Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ: учебник для 9 класса. — Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. — Т. 6-е изд..