Основные компоненты и разновидности компьютерных сетей

Локальная сеть (локальная вычислительная сеть или ЛВС) представляет собой среду взаимодействия нескольких компьютеров между собой. Цель взаимодействия — передача данных. Локальные сети, как правило, покрывают небольшие пространства (дом, офис, предприятие) — чем и оправдывают своё название. ЛВС может иметь как один, так и несколько уровней. Для построения многоуровневой локальной сети применяют специальное сетевое оборудование: маршрутизаторы, коммутаторы. Существует несколько способов объединения компьютеров и сетевого оборудования в единую компьютерную сеть: проводное (витая пара), оптическое (оптоволоконный кабель) и беспроводное (Wi-Fi, Bluetooth) соединения.

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

Все компьютеры подключены к единому кабелю с заглушками по краям (терминаторами). Заглушки необходимы для предотвращения отражения сигнала. Принцип работы шины заключается в следующем: один из компьютеров посылает сигнал всем участникам локальной сети, а другие анализируют сигнал и если он предназначен им, то обрабатывают его. При таком взаимодействии, каждый из компьютеров проверяет наличие сигнала в шине перед отправкой данных, что исключает возникновения коллизий. Минус данной топологии — низкая производительность, к тому же, при повреждении шины нарушается нормальное функционирование локальной сети и часть компьютеров не в состоянии обрабатывать либо посылать сигналы.

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.

MAC-адрес — это уникальный идентификатор сетевого оборудования, который необходим для взаимодействия устройств в локальной сети на физическом уровне. MAC-адрес «вшивается» в сетевую карту заводом изготовителем и не подлежит изменению, хотя при необходимости это можно сделать на программном уровне. Пример записи MAC-адреса: 00:30:48:5a:58:65.

IP-адрес – это уникальный сетевой адрес узла (хоста, компьютера) в локальной сети, к примеру: 192.168.1.16. Первые три группы цифр IP-адреса используется для идентификации сети, а последняя группа для определения «порядкового номера» компьютера в этой сети. Если провести аналогию, то IP-адрес можно сравнить с почтовым адресом, тогда запись будет выглядеть так: регион.город.улица.дом. Изначально, использовались IP-адреса 4-ой версии (IPv4), но когда количество устройств глобальной сети возросло до максимума, то данного диапазона стало не хватать, в следствии чего был разработан протокол TCP/IP 6-ой версии — IPv6. Для локальных сетей достаточно 4-ой версии TCP/IP протокола.

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?

ARP — это протокол по которому определяется MAC-адрес узла по его IP-адресу. Например, в нашей локальной сети есть несколько компьютеров. Один должен отправить информацию другому, но при этом знает только его IP-адрес, а для взаимодействия на физическом уровне нужен MAC-адрес. Что происходит? Один из компьютеров отправляет широковещательный запрос всем участникам локальной сети. Сам запрос, содержит IP-адрес требуемого компьютера и собственный MAC-адрес. Другой компьютер с данным IP-адресом, понимает, что запрос пришел к нему и в ответ высылает свой MAC-адрес на тот, который пришел в запросе. После чего собственно и инициализируется процесс передачи информационных пакетов.

Сетевой коммутатор и маршрутизатор (роутер)

Для согласования работы сетевых устройств используется специальное сетевое оборудование — коммутаторы и маршрутизаторы. Исходя из рассмотренного выше, важно понять простую истину — коммутаторы работают с MAC-адресами, а маршрутизаторы (или роутеры) с IP-адресами.

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:

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).

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?

В последнем пункте данной статьи, рассмотрим, что такое NAT. Как уже упоминалось ранее, маршрутизатор связывает между собой сети не только на локальном уровне, но и взаимодействует с сетью провайдера с целью получения доступа к сети интернет. Для пересылки пакетов во внешнюю сеть, роутер не может использовать IP-адреса компьютеров из локальной сети, так как данные IP-адреса являются «частными» и предназначены только для организации взаимодействия устройств внутри ЛВС. Маршрутизатор имеет два IP-адреса (внутренний и внешний), один в локальной сети (192.168.1.0), другой (к примеру 95.153.133.97) ему присваивает сеть провайдера при динамическом распределении IP-адресов. Именно второй IP-адрес роутер будет использовать для отправки и получения пакетов по сети интернет. Для реализации такой подмены и был разработан NAT.

NAT (Network Address Translation) — механизм преобразование сетевых адресов, является частью TCP/IP-протокола.

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.

Мини-тест: «Локальная сеть»

Навигация (только номера заданий)

Вопросы:

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

Информация

Онлайн тест на проверку знаний основ функционирования компьютерных сетей.

Вы уже проходили тест ранее. Вы не можете запустить его снова.

Тест загружается…

Результаты

Правильных ответов: из 5

Время вышло

Рубрики

1. Нет рубрики0%

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
5. 5

1. С ответом
2. С отметкой о просмотре

Поделитесь статьей в соцсетях

В статье рассмотрены основные компоненты компьютерных сетей и виды компьютерных сетей

Сегодняшняя статья открывает новую рубрику на блоге, которая будет называться “Сети”. В данной рубрике будет освещаться широчайший круг вопросов, касающихся компьютерных сетей. Первые статьи рубрики будут посвящены разъяснению некоторых базовых понятий, с которыми вы столкнетесь при работе с сетью. А сегодня мы поговорим о том, какие компоненты потребуются для создания сети и какие существуют виды сетей.

Компьютерная сеть – это совокупность компьютерного и сетевого оборудования, соединенного с помощью каналов связи в единую систему. Для создания компьютерной сети нам потребуются следующие компоненты:

• компьютеры, имеющие возможности для подключения к сети (например, сетевая карта, которая есть в каждом современном ПК);
• передающая среда или каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, волоконно-оптические и радиоканалы);
• сетевое оборудование (например, коммутатор или роутер);
• сетевое программное обеспечение (как правило, входит в состав операционной системы или поставляется вместе с сетевым оборудованием).

Локальные сети (Local Area Network – LAN) обладают замкнутой инфраструктурой до выхода на поставщиков услуг интернета. Термин “локальная сеть” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть большого завода, занимающего несколько гектаров. Применительно к организациям, предприятиям, фирмам используется термин корпоративная сеть – локальная сеть отдельной организации (юридического лица) независимо от занимаемой ею территории. Корпоративные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей (например, сотрудникам компании). Глобальные сети ориентированы на обслуживание любых пользователей.

Глобальная сеть (Wide Area Network – WAN) охватывает большие географические регионы и состоит из множества локальных сетей. С глобальной сетью, которая состоит из нескольких тысяч сетей и компьютеров, знакомы все – это Интернет.

Системному администратору приходится иметь дело с локальными (корпоративными) сетями. Обычный пользовательский компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станцией. Компьютер, предоставляющий свои ресурсы для общего использования другим компьютерам сети, называется сервером; а компьютер, обращающийся к совместно используемым ресурсам на сервере – клиентом.

Существуют различные виды серверов: файловые (для хранения общих файлов), серверы баз данных, серверы приложений (обеспечивающие удаленную работу программ на клиентах), web-серверы (для хранения web-контента) и другие.

Загрузка сети характеризуется параметром, называемым трафиком. Трафик – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение числа проходящих по сети блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду. Например, скорость передачи данных в современных локальных сетях может быть 100Мбит/с или 1Гбит/с

В настоящее время в мире насчитывается огромное количество всевозможного сетевого и компьютерного оборудования, позволяющего организовать самые различные компьютерные сети. Все многообразие компьютерных сетей можно разделить на несколько видов по различным признакам:

По территории:

• локальные – охватывают небольшие территории и располагаются внутри отдельных офисов, банков, корпораций, домов;
• региональные – образуются путем объединения локальных сетей на отдельных территориях;
• глобальные (интернет).

По способу связи компьютеров:

• проводные (компьютеры соединяются посредством кабеля);
• беспроводные (компьютеры обмениваются информацией посредством радиоволн. например, по технологии WI-FI или Bluetooth).

По способу управления:

• с централизованным управлением – для управления процессом обмена данных в сети выделяется одна или несколько машин (серверов);
• децентрализованные сети – не содержат в своем составе выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного компьютера другому.

По составу вычислительных средств:

• однородные – объединяют однородные вычислительные средства (компьютеры);
• неоднородные – объединяют различные вычислительные средства (например: ПК, торговые терминалы, веб-камеры и сетевое хранилище данных).

По типам среды передачи сети разделяются на оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне, через спутниковый канал и т.д.

Вы можете встретить и другие классификации компьютерных сетей. Как правило, системному администратору приходится иметь дело с локальными проводными сетями с централизованным, либо децентрализованным управлением.

Метки: локальная сеть, сервер, сетевое оборудование

Рецензии

Добавить свою рецензию

Аннотация к презентации

Интересует тема «Состав Интернет»? Лучшая презентация на эту тему представлена здесь! Средняя оценка: 4.0 балла из 5. Также представлены другие презентации по информатике для 8-11 класса. Скачивайте бесплатно.

• Форматpptx (powerpoint)
• Количество слайдов17
• Аудитория
• Слова
• КонспектОтсутствует

Содержание

• Слайд 1
  

  Тема урока «Состав Интернет».Учитель: Швечков А. Е.

  1

• Слайд 2

  2 Что такое компьютерная сеть КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ–это система компьютеров, связанных каналами передачи информации. Локальная сеть (в пределах помещения, предприятия) дает возможность пользователям не только быстро обмениваться информацией, но и более эффективно использовать ресурсы объединенных в сеть компьютеров: внешнюю память, устройство печати, сканер и другие технические устройства, а также программное обеспечение. Линия передачи данных Локальные сети Глобальные сети Глобальные сети связывают между собой многие локальные сети, а также автономные компьютеры пользователей. Размеры глобальных сетей не ограничены. Существуют корпоративные, национальные и международные глобальные сети.

• Слайд 3
  

  Иерархия компьютерных сетей

  3 Глобальная сеть Региональная сеть 1 Лок. сеть Лок. сеть Лок. сеть Региональная сеть 2 Лок. сеть Лок. сеть Лок.сеть

• Слайд 4

  4 Глобальная сеть ГЛОБАЛЬНАЯ (ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ) СЕТЬ– это объединение многих локальных сетей и отдельных компьютеров, находящихся на больших расстояниях друг от друга. INTERNET Архитектура глобальной сети Региональная сеть Отраслевая (корпоративная) сеть узел 2 узел1 ШЛЮЗ узел 3

• Слайд 5

  5 Локальные сети (ЛС) ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ– это небольшие компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, одного предприятия. Пользователю одноранговой сети могут быть доступны ресурсы всех подключенных к ней компьютеров (в том случае, если эти ресурсы не защищены от постороннего доступа). Сеть с выделенным сервером организована по следующему принципу: имеется один центральный компьютер (сервер) и множество подключенных к нему менее мощных компьютеров — рабочих станций. Центральная машина обычно имеет больший объем внешней памяти, к ней подключены устройства, которых нет на рабочих станциях (принтер, сканер, модем для выхода в глобальную сеть). ОДНОРАНГОВАЯ СЕТЬ СЕТЬ С ВЫДЕЛЕННЫМ СЕРВЕРОМ Сервер

• Слайд 6

  6 Модели различных конфигураций локальной сети Общая схема соединения компьютеров в локальной сети называется топологией сети. Вариант соединения компьютеров, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой, называется ЛИНЕЙНАЯ ШИНА. Если к каждому компьютеру подходит отдельный кабель из одного центрального узла, то реализуется локальная сеть типа ЗВЕЗДА. Звезда Топология сети Линейная шина

• Слайд 7

  7 Кабели локальных сетей: — витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой; скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы; самый дешёвый тип кабеля, скорость передачи информации 10-1000 Мбит/сек; — коаксиальный кабель отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и обеспечивает скорость передачи информации 10–1000 Мбит/сек; Внешний проводник Изоляция Защитное покрытие Внутренний проводник

• Слайд 8

  8 — оптоволоконный кабельидеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, скорость передачи информации более 50 Мбит/cек. Оптоволоконный кабель часто применяют для подключения локальных сетей к глобальной сети. Защитное покрытие Стеклянное покрытие Оптическое волокно

• Слайд 9

  9 Подключение к Интернет Интернет – это глобальная компьютерная сеть, в которой локальные, региональные и корпоративные сети соединены между собой многочисленными каналами передачи информации с высокой пропускной способностью.

• Слайд 10
  

  Структура Интернет

  10

• Слайд 11

  11 Технические средства глобальной сети Клиент-программа Сервер-программа Протокол работы сети Модем Модем Телефонная линия Компьютер-сервер Терминал абонента УЗЛОВОЙ КОМПЬЮТЕР высокая производительность большой объем внешней памяти постоянно включен для работы в сети МОДЕМ- это устройство согласования цифрового сигнала с аналоговой (телефонной) линией связи (модуляция-демодуляция). ЛИНИИ СВЯЗИ Телефонные линии Оптико-волоконные коммутируемые выделенные радиорелейные спутниковые Беспроводные

• Слайд 12
  

  Подключение по коммутируемым телефонным каналам

  Сотни миллионов компьютеров могут периодически подключаться к Интернет по коммутируемым телефонным каналам с помощью провайдеров Интернета. Компьютер соединяется с сервером Интернет-провайдера при помощи модема (обычного или ADSL).

• Слайд 13
  

  Разновидности модемов

  13

• Слайд 14
  

  Подключение при помощи Wi-Fi

  Компьютеры могут подключаться к Интернет с использованием беспроводной технологии Wi-Fi.

• Слайд 15

  15 Интернет и всемирная паутина Web сервер Home page Web-страница World Wide Web (WWW)– это распределенная информационная система («всемирная паутина») с гиперсвязями, существующая на технической базе мировой компьютерной сети Internet. Web-сайт – это группа Web-страниц, принадлежащих определенной организации или человеку и связанных между собой по содержанию. Web-страница– это основная информационная единица «Всемирной паутины». Она представляет собой отдельный документ, хранящийся на Web-сервере. Страница имеет свое имя, по которой к ней можно обратиться. Web-сайт Web-страница Web-страница Web-страница Web-сайт Web-страница Web-страница Web-страница Web-сайт Web-страница Web-страница Web-страница

• Слайд 16

  16 Сервисы Интернет Интерактивное общение chat Общение с помощью ICQ Интернет-телефония Всемирная паутина (WWW) Web-страницы, гиперсвязи, поисковые системы Электронная почта Телеконференции Обмен письмами между участниками групп рассылок Обмен электронными письмами в компьютерных сетях Доски объявлений Электронные объявления, размещенные в Интернет для открытого доступа всем желающим Обучение на расстоянии через системы компьютерной связи Хранилища файлов с программами и данными, доступные для пользователя через сеть Файловые архивы Дистанционное обучение Технологии проигрывания мультимедиа файлов непосредственно в процессе их получения из сети. Технологии виртуальной реальности Мультимедиа технологии Поиск и извлечение информации из тематических баз данных через сеть Удаленные базы данных

• Слайд 17
  

  Проект «Локальная сетьс подключением к Интернет»

  Планирование сети: определение размеров сети, количества участников, потребностей в материалах и оборудовании, приблизительное определение материальных затрат на создание сети. Осуществление проекта: создание рекламного объявления; разработка детальной схемы сети; расчёт сметы на создание сети. Защита созданного проекта локальной сети.

Используемые источники:

• https://2hpc.ru/%d0%bb%d0%be%d0%ba%d0%b0%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d0%b0%d1%8f-%d1%81%d0%b5%d1%82%d1%8c/
• http://blogsisadmina.ru/seti/osnovnye-komponenty-i-raznovidnosti-kompyuternyx-setej.html
• https://pptcloud.ru/informatika/sostav-internet