Тема 1 Введение в компьютерные сети

Тема 1
Введение в компьютерные сети
Презентацию лекций разработал доцент
кафедры оптимизации систем управления
Томского политехнического университета
Комагоров Владимир Петрович
Компьютерная сеть представляет собой
комплекс распределенной компьютерной
техники (компьютеров, программируемых
контроллеров, устройств ввода-вывода
информации и т.д.), соединенной между
собой системой передачи данных,
содержащей коммуникационное оборудование
и каналы связи.
В зависимости от территориального
расположения, компьютерные сети
подразделяются на локальные,
региональные и глобальные.
Локальная компьютерная сеть (LAN) - это
комплекс распределенной в пределах отдельных
зданий и сооружений компьютерной техники,
соединенной высокоскоростными цифровыми
каналами связи.
Характерной особенностью LAN является их
упрощенная топология, т.е. пространственное
расположение компьютерной техники и каналов
связи. Типовыми топологиями являются шина
(рис. 1), звезда (рис. 2), и кольцо (рис. 3).
Упрощенная топология LAN, а также малая
протяженность (несколько тысяч метров)
обеспечили им высокую скорость передачи данных
(более одного миллиарда бит в секунду).
Компьютер 1
Компьютер 2
Компьютер 3
Компьютер 4
Рис. 1. Топология “шина”
Компьютер 5
(сервер)
Компьютер 1
Компьютер 3
Компьютер 5
(Сервер)
Кмпьютер 2
Компьютер 4
Рис. 2. Топология “звезда”
Компьютер 5
(Сервер)
Компьютер 4
Компьютер 1
Компьютер 2
Компьютер 3
Рис. 3. Топология «кольцо»
Важной характеристикой LAN является
технология передачи данных (метод доступа
компьютера к каналу связи). В LAN в основном,
применяются два метода: множественный доступ с
контролем несущей и обнаружением столкновений
(CSMA/CD) и маркерный метод доступа.
При методе доступа CSMA/CD компьютер перед
началом передачи слушает канал связи и
определяет наличие несущей (физического сигнала,
свидетельствующего о передачи данных другим
компьютером). После исчезновения несущей,
компьютер начинает передавать данные и
одновременно слушает канал для обнаружения
столкновения несущих, если другой компьютер
пытается также передать данные.
Обнаружив столкновение, компьютер
прекращает передачу и пытается возобновить ее
через некоторый случайный промежуток времени.
В LAN с маркерным методом доступа правом
передавать данные обладает только один
компьютер, в котором находится маркер. Маркер
представляет собой специальное сообщение
(пакет), который постоянно циркулирует в сети
от одного компьютера к другому. Такой метод
доступа гарантирует, что любой компьютер рано
или поздно получит маркер и выполнит передачу
данных. При этом сеть содержит средства
восстановления маркера в случае его пропажи.
Примером LAN, в которой реализован метод
доступа CSMA/CD, является сеть Ethernet. На
основе маркерного метода доступа построены сети
ARCNet и Token Ring.
Региональные компьютерные сети (WAN)
представляют собой объединение LAN
предприятий и организаций, расположенных в
пределах региона или области и связанных между
собой разнообразными каналами передачи данных:
кабельными, ВОЛС, радиоканалами, спутниковыми
системами связи (ССС).
WAN могут иметь произвольную топологию. Для
объединения LAN применяются специальные
устройства: мосты, маршрутизаторы и шлюзы.
Глобальные компьютерные сети (GAN)
объединяют WAN, компьютерные сети стран,
материков. Построение этих сетей выполняется
строго в соответствии с международными
стандартами. Примером глобальной сети является
сеть Internet, которая соединила в себе
национальные сети стран мира, содержит сотни
миллионов компьютеров, обеспечивает удаленный
доступ к мировым информационным ресурсам (в
том числе, национальным библиотечным фондам),
позволяет передавать и принимать сообщения в
режиме "электронная почта" (E-mail) абонентам,
находящимся на разных материках.