Программное и аппаратное обеспечение компьютерных сетей. Сервер. Сетевые операционные системы

1.

Практическая работа. Программное и аппаратное обеспечение
компьютерных сетей. Сервер. Сетевые операционные системы. Понятие
о системном администрировании. Разграничение прав доступа в сети.
Подключение компьютера к сети. Администрирование локальной
компьютерной сети.
Цель работы: изучить понятие, связанные с программным и аппаратным
обеспечением компьютерных сетей; выработать практические навыки обмена
файлами между пользователями локальной компьютерной сети.
Научиться принимать правильные решения при возникновении проблем,
связанных со сбором, хранением, преобразованием и использованием
информации в ЛВС. Ознакомиться с основными понятиями ЛВС.
2. Оборудование, приборы, аппаратура, материалы: персональный
компьютер, входящий в состав локальной сети.
3. Краткие теоретические сведения.
Основные понятия компьютерных сетей
Передача информации между компьютерами существует с самого
момента возникновения ЭВМ. Она позволяет организовать совместную
работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких
компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других
проблем.
Под компьютерной сетью понимают комплекс аппаратных и
программных средств, предназначенных для обмена информацией и доступа
пользователей к единым ресурсам сети.
Основное назначение компьютерных сетей - обеспечить совместный
доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и
ресурсам (жесткие диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы, выход в
глобальную сеть и т.д.).
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие
информацию.
Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, промышленные роботы,
станки с ЧПУ (станки с числовым программным управлением) и т.д. Любой
абонент сети подключён к станции.
Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с
передачей и приёмом информации.
Для организации взаимодействия абонентов и станции необходима
физическая передающая среда.
Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в
котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи
данных.
Одной из основных характеристик линий или каналов связи является
скорость передачи данных (пропускная способность).
Скорость передачи данных – количество бит информации,
передаваемой за единицу времени.
1

2.

Обычно скорость передачи данных измеряется в битах в секунду
(бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с.
Соотношения между единицами измерения: 1 Кбит/с =1024 бит/с; 1
Мбит/с =1024 Кбит/с; 1 Гбит/с =1024 Мбит/с.
На базе физической передающей среды строится коммуникационная
сеть. Таким образом, компьютерная сеть – это совокупность абонентских
систем и коммуникационной сети.
По типу используемых ЭВМ выделяют однородные и неоднородные
сети. В неоднородных сетях содержатся программно несовместимые
компьютеры.
По территориальному признаку сети делят на локальные и
глобальные.
Локальные сети (LAN, Local Area Network)
объединяют абонентов, расположенных в пределах
небольшой территории, обычно не более 2–2.5 км.
Локальные компьютерные сети позволят
организовать работу отдельных предприятий и
учреждений, в том числе и образовательных, решить
задачу организации доступа к общим техническим и
информационным ресурсам.
Глобальные
сети
(WAN, Wide Area Network)
объединяют
абонентов,
расположенных друг от друга на значительных
расстояниях: в разных районах города, в разных
городах, странах, на разных континентах (например,
сеть Интернет).
Взаимодействие между абонентами такой сети
может осуществляться на базе телефонных линий
связи, радиосвязи и систем спутниковой связи.
Глобальные компьютерные сети позволят решить проблему объединения
информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим
ресурсам.
Основные компоненты коммуникационной сети:
• передатчик;
• приёмник;
• сообщения (цифровые данные определённого формата: файл
базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение);
• средства передачи (физическая передающая среда и специальная
аппаратура, обеспечивающая передачу информации).
Топология локальных сетей
Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое
расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ
соединения их линиями.
2

3.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого
кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность
расширения сети. Существует три основных вида топологии сети: шина,
звезда и кольцо.
Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются
к одной линии связи, и информация
от
каждого
компьютера
одновременно передается ко всем
остальным компьютерам. Согласно
этой
топологии
создается
одноранговая сеть. При таком соединении компьютеры могут передавать
информацию только по очереди, так как линия связи единственная.
Достоинства:
• простота добавления новых узлов в сеть (это возможно даже во
время работы сети);
• сеть продолжает функционировать, даже если отдельные
компьютеры вышли из строя;
• недорогое
сетевое
оборудование
за
счет
широкого
распространения такой топологии.
Недостатки:
• сложность сетевого оборудования;
• сложность диагностики неисправности сетевого оборудования
из-за того, что все адаптеры включены параллельно;
• обрыв кабеля влечет за собой выход из строя всей сети;
• ограничение на максимальную длину линий связи из-за того, что
сигналы при передаче ослабляются и никак
не восстанавливаются.
Звезда (star), при которой к одному
центральному
компьютеру
присоединяются остальные периферийные
компьютеры, причем каждый из них
использует свою отдельную линию связи.
Весь
обмен
информацией
идет
исключительно
через
центральный
компьютер, на который ложится очень
большая нагрузка, поэтому он предназначен только для обслуживания сети.
Достоинства:
• выход из строя периферийного компьютера никак не отражается
на функционировании оставшейся части сети;
• простота используемого сетевого оборудования;
• все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет
легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети
путем отключения от центра тех или иных периферийных устройств;
• не происходит затухания сигналов.
3

4.

Недостатки:
• выход из строя центрального компьютера делает сеть полностью
неработоспособной;
• жесткое ограничение количества периферийных компьютеров;
• значительный расход кабеля.
Кольцо (ring), при котором каждый компьютер передает информацию
всегда только одному компьютеру, следующему
в цепочке, а получает информацию только от
предыдущего в цепочке компьютера, и эта
цепочка
замкнута.
Особенностью
кольца
является
то,
что
каждый
компьютер
восстанавливает приходящий к нему сигнал,
поэтому затухание сигнала во всем кольце не
имеет никакого значения, важно только затухание между соседними
компьютерами.
Достоинства:
• легко подключить новые узлы, хотя для этого нужно
приостановить работу сети;
• большое количество узлов, которое можно подключить к сети
(более 1000);
• высокая устойчивость к перегрузкам.
Недостатки:
• выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу
сети;
• обрыв кабеля хотя бы в одном месте нарушает работу сети.
В отдельных случаях при конструировании сети используют
комбинированную топологию. Например, дерево (tree)– комбинация
нескольких звезд.
Каждый компьютер, который функционирует в локальной сети, должен
иметь сетевой адаптер (сетевую карту). Функцией сетевого адаптера является
передача и прием сигналов, распространяемых по кабелям связи. Кроме того,
компьютер должен быть оснащен сетевой операционной системой.
При конструировании сетей используют следующие
виды кабелей:
неэкранированная витая пара. Максимальное расстояние,
на котором могут быть расположены компьютеры,
соединенные этим кабелем, достигает 90 м. Скорость передачи информации от 10 до 155 Мбит/с; экранированная витая пара. Скорость передачи
информации - 16 Мбит/с на расстояние до 300 м.
коаксиальный кабель. Отличается более высокой
механической
прочностью,
помехозащищённостью
и
позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 244 Мбит/с;
4

5.

Волоконно-оптический кабель. Идеальная передающая
среда, он не подвержен действию электромагнитных полей,
позволяет передавать информацию на расстояние до 10 000 м со
скоростью до 10 Гбит/с.
Понятие о глобальных сетях
Глобальная сеть – это объединения компьютеров, расположенных на
удаленном
расстоянии,
для
общего
использования
мировых
информационных ресурсов. На сегодняшний день их насчитывается в мире
более 200. Из них наиболее известной и сетей в глобальных сетях нет какоголибо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни
тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый
компьютер имеет уникальный идентификатор, что позволяет "проложить к
нему маршрут" для доставки информации. Обычно в глобальной сети
объединяются компьютеры, работающие по разным правилам (имеющие
различную архитектуру, системное программное обеспечение и т.д.).
Поэтому для передачи информации из одного вида сетей в другой
используются шлюзы.
Шлюзы (gateway) – это устройства (компьютеры), служащие для
объединения сетей с совершенно различными протоколами обмена.
Протокол обмена – это набор правил (соглашение, стандарт),
определяющий
принципы
обмена
данными
между
различными
компьютерами в сети.
Протоколы условно делятся на базовые (более низкого уровня),
отвечающие за передачу информации любого типа, и прикладные (более
высокого уровня), отвечающие за функционирование специализированных
служб.
Главный компьютер сети, который предоставляет доступ к общей базе
данных, обеспечивает совместное использование устройств ввода-вывода и
взаимодействия пользователей называется сервером.
Компьютер сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам
свои ресурсы в сеть не отдает, называется клиентом (часто его еще
называют рабочей станцией).
Для работы в глобальной сети пользователю необходимо иметь
соответствующее аппаратное и программное обеспечение.
Программное обеспечение можно разделить на два класса:
• программы-серверы, которые размещаются на узле сети,
обслуживающем компьютер пользователя;
• программы-клиенты, размещенные на компьютере пользователя
и пользующиеся услугами сервера.
Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги:
электронная почта, удаленный доступ к любому компьютеру сети, поиск
данных и программ и так далее.
5

6.

Аппаратное обеспечение сети
Хост
Основным техническим устройством является специальный компьютер,
обеспечивающий информационные функции. Такую машину называют хост –
компьютером – он должен всегда находится во включенном состоянии, так как
обеспечивает прием и передачу данных по сети.
Все остальные компьютеры обязательно должны так или иначе быть
подключенными к хост-машине. Ведь каждый пользователь, работающий
внутри сети, при любых обстоятельствах использует его ресурсы.
Сетевые адаптеры Ethernet
С помощью Ethernet – аппаратуры машины подключаются друг к другу.
Такая система состоит из таких элементов как кабеля (витая пара),
специальных разъемов и сетевых адаптеров. Кабель используется при
передаче и приеме информации между рабочими станциями.
6

7.

Для подсоединения кабеля используются разъемы, подсоединяющиеся
черезТ-коннекторы к сетевым адаптерам - специальным сетевым платам.
Они могут быть интегрированными или вставленным в слоты расширения
материнской платы компьютера.
Маршрутизаторы нужны для подключения к открытым концам сети.
Для Ethernet-аппаратуры используются кабели разных типов. Это и
коаксиальные кабеля (коаксиалки) и кабеля типа витой пары. Каждому типу
кабеля нужен разный разъем и собственный способ подключения к сетевому
карте. Но нужно отметить, что коаксиальный тип подключения уже мало где
используется из-за его медленной скорости и ненадежной связи. В
зависимости от кабеля меняются характеристики сети - длина кабеля и
максимальное количество рабочих станций, подключаемых к нему.
Скорость передачи данных в сети Ethernet – около 100 Мбит/секунду.
7

8.

Сетевой адаптер
Сетевая карта (сетевой адаптер) представляет из себя отдельную плату,
вставляемую в материнскую плату ПК. Она, также как и множество других
устройств может быть интегрированной в «материнку». Сетевые адаптеры
являются устройствами приема/передачи данных и предназначены для
подключения рабочих станций не только между собой, но и между хосткомпьютером и маршрутизатором для выхода в Интернет.
Программное обеспечение сети
К |программным средствам функционирования сети относятся такие
компоненты как сетевые операционные системы сетевые
приложения (браузеры и т.д.).
Сетевая операционная система
Сетевая операционная система – это основа основ любой сети. Она
необходима для управления принятыми/переданными сообщения между
серверами и рабочими станциями. Она также позволяет любому
пользователю работать с общим сетевым диском или принтером, которые
физически не подключены к этому компьютеру Самыми ходовыми,
практичными и просто популярными есть такие сетевые ОС как Unix и
Microsoft Windows Server 2003 и 2008.
8

9.

В сетевой операционной системе, установленной на отдельном ПК
можно выделить такие характеристики:
управление ресурсами ПК (распределение оперативной памяти,
управление периферийными устройствами и другие функции
предоставление собственных ресурсов для общего использования
(расшаривание)
средства, с помощью которых происходит обмен и передача
сообщений в сети.
В зависимости от функций самого компьютера в его операционной системе
может присутствовать или клиентская, или серверная части.
Браузеры
Браузер (англ.Browser) – сетевое программное обеспечение,
предназначенное для отображения содержимого веб-страниц, написанных на
специальных веб-языках.
9

10.

Также браузеры используются для загрузки и выгрузки разнообразного
контента в Глобальную сеть.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Задание 1.
Что относится к аппаратной части обслуживания сети?
Для чего нужен сетевой адаптер?
Какие функции выполняет сетевая ОС?
Для чего нужен браузер?
Укажите основное назначение компьютерной сети.
Укажите основную характеристику каналов связи.
Что такое локальная сеть, глобальная сеть?
Что понимается под топологией локальной сети?
Охарактеризуйте кратко топологии «шина», «звезда», «кольцо».
Задание 2.
Какой тип сетей (глобальные или локальные) будет использоваться для
выполнения указанных ниже действий?
а) вывод документа на сетевой принтер, расположенный в соседней
комнате вашей организации;
б) отправка электронного письма другу из Германии;
в) копирование файла со своего рабочего компьютера на сервер
организации;
г) обновление антивирусных баз с сайта разработчика;
д) сетевая компьютерная игра с соседом по подъезду;
е) поиск в Интернет информации о погоде.
10

11.

Задание 3.
Укажите все возможные варианты прохождения сообщения от
абонента A1 до абонента A2 для приведённой ниже архитектуры глобальной
сети:
Задание 4. Выберите правильный ответ
Выберите букву, соответствующую самому точному, на Ваш взгляд,
ответу на вопрос.
1.Что справедливо в отношении одноранговых сетей?
a. Обеспечивают более надежный уровень защиты и управления, чем
сети на основе сервера.
b. Рекомендуются для сетей с числом пользователей не более 10.
c. Необходимо наличие мощного центрального сервера.
d. Пользователи обычно рассредоточены на большой территории.
2.Что лучше всего характеризует топологию сети «кольцо»?
a. Требует меньшего расхода кабеля, чем остальные топологии.
b. Среда передачи недорога и проста в работе.
c. Равный доступ для всех компьютеров.
d. Для правильной работы требуются терминаторы.
3.Что лучше всего характеризует топологию сети «шина»?
a. Требует значительно большего расхода кабеля, чем другие
топологии.
b. Среда передачи недорога и проста в работе.
c. Разрешать проблемы гораздо легче, чем в остальных топологиях.
d. Количество компьютеров в сети не оказывает влияния на ее
быстродействие.
4.Что лучше всего характеризует топологию сети «звезда»?
11

12.

a. Требует значительно меньшего расхода кабеля, чем остальные
топологии.
b. Разрыв одного кабеля останавливает сеть.
c. Труднее переконфигурировать, чем остальные топологии.
d. Централизует контроль и управление сетью.
Задание 5. Закончите фразу
Сопоставьте начало фразы из колонки А с наиболее подходящим ее
концом из колонки В. Выбрав вариант, закончите фразу. Имейте в виду, что
один из пунктов в колонке В лишний и каждый пункт можно использовать
только один раз.
Колонка А
Колонка В
1.
Компьютер- A. Функционирует и как клиент, и как
сервер.
клиент
2. Сервер
B.
Получает
доступ
к
совместно
3. Компьютер в используемым ресурсам.
одноранговой сети C. Соединяет компьютеры.
4. Среда передачи D. Предоставляет доступ к совместно
используемым ресурсам.
Критерии оценки –
На «3» - любые 2 задания
На «4» - любые 3 задания
На «5» - любые 4 задания
12