Информатика и базы данных. Основные принципы построения вычислительных сетей (тема № 4)

1. Информатика и базы данных

Москин Николай Дмитриевич
Институт математики и информационных
технологий, ПетрГУ
1

2. § 4 Основные принципы построения компьютерных сетей

Эволюция компьютерных сетей шла на стыке
вычислительной техники и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети – это
частный случай распределенных вычислительных
систем, в которых группа компьютеров
согласованно выполняет набор взаимосвязанных
задач, обмениваясь данными в автоматическом
режиме.
С другой стороны, сети можно рассматривать как
средство передачи информации на большие
расстояния.
2

3. Эволюция компьютерных сетей на стыке вычислительной техники и телекоммуникационных технологий

3

4. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей

Этап
Время
Первые глобальные связи компьютеров, первые
эксперименты с пакетными сетями
Конец 60-х
Начало передач по телефонным сетям голоса в
цифровой форме
Конец 60-х
Появление больших интегральных схем, первые
мини-компьютеры, первые нестандартные
локальные сети
Начало 70-х
Стандартизация технологии X.25 для построения
сети «удаленные терминалы – мейнфрейм»
1974
4

5. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей

Этап
Время
Появление персональных компьютеров,
создание Интернета в современном виде,
установка на всех узлах стека TCP/IP
Начало 80-х
Появление стандартных технологий локальных
сетей (Ethernet – 1980; Token Ring, FDDI – 1985)
Середина
80-х
Начало коммерческого использования Интернета
Конец 80-х
Появление первичных сетей SONET/SDH со
Конец 80-х
скоростью передачи до 155 Мбит/с
Изобретение Web
1991
5

6. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей

Этап
Время
Доминирование Ethernet в локальных сетях,
стандартизация Gigabit Ethernet
Конец 90-х
Появление технологии плотного мультиплексирования волн (DWDM) с возможностью передачи
40/80 волн в одном волокне
Конец 90-х
Появление первых смартфонов с ограниченными
интернет-функциями
Конец 90-х
Интернет становится мультимедийным (IP TV, IPтелефония)
Конец 90-х
– начало
2000-х
6

7. Хронология важнейших событий на пути появления первых компьютерных сетей

Этап
Время
Повышение скорости передачи данных до 10
Гбит/с (10G Ethernet и 10G SDH/OTN)
Начало
2000-х
Смартфоны становятся полнофункциональными
интернет-терминалами
Середина
Повышение скорости передачи до 100 Гбит/с
(100G Ethernet и 100G OTN)
Начало
2010-х
2000-х
7

8. Классификация сетей по территориальному признаку

Локальные сети (ЛВС или LAN – Local Area Network).
Абоненты находятся на небольшом (до 10-15 км)
расстоянии друг от друга. Это сети отдельных
предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т.п.;
Региональные (или городские) сети (РВС или MAN –
Metropolitan Area Network) связывают абонентов города,
района, области и даже небольшой страны;
Глобальные сети (ГВС или WAN – Wide Area Network).
Абоненты находятся в разных странах или на разных
континентах.
8

9. Типовые топологии сетей

Под топологией сети понимается конфигурация
физических связей в сети, т. е. конфигурация графа,
вершинам которого соответствуют конечные узлы
сети (например, компьютеры) и коммуникационное
оборудование (например, маршрутизаторы), а
ребрам – физические или информационные связи
между вершинами.
9

10. 1. Полносвязная топология

Несмотря на логическую
простоту этот вариант
оказывается громоздким и
неэффективным. Чаще
используется в
многомашинных
комплексах или сетях,
объединяющих небольшое
число компьютеров.
10

11. 2. Ячеистая топология

Получается из
полносвязной путем
удаления некоторых
связей. Допускает
соединение большого
числа компьютеров и
характерна, как правило,
для крупных сетей.
11

12. 3. Кольцевая топология

Данные передаются
по кольцу от одного
компьютера к
другому. Каждый
узел ретранслирует
посланное
сообщение.
12

13. 4. Звездообразная (радиальная) топология

Каждый компьютер
подключается
непосредственно к
общему центральному
устройству концентратору (это
может быть как
универсальный
компьютер, так и
специализированное
устройство).
13

14. 5. Иерархическая (древовидная) топология

Здесь может
существовать только
один маршрут,
соединяющий два
узла в сети. В
настоящее время
является самой
распространенной
топологией как в
ЛВС, так и в ГВС.
14

15. 6. Общая шина (шинная топология)

При дешевизне и
простоте
присоединения новых
узлов для такой
топологии характерна
низкая надежность и
невысокая
производительность.
15

16. 7. Смешанная топология

Фрагменты сети
(подсети) имеют
типовую топологию.
16

17. Основные показатели качества компьютерных сетей

Полнота выполняемых функций. Сеть должна
обеспечивать выполнение всех функций по доступу
ко всем ресурсам, по совместной работе узлов, по
реализации всех протоколов и стандартов работы;
Производительность – среднее количество
запросов пользователей сети, исполняемых за
единицу времени;
Пропускная способность – количество данных,
передаваемых через сеть за единицу времени;
Надежность – среднее время наработки на отказ;
17

18. Основные показатели качества компьютерных сетей

Безопасность информации в сети – способность
сети обеспечить защиту информации от
несанкционированного доступа;
Достоверность информации;
Прозрачность сети – невидимость особенностей
внутренней архитектуры сети для пользователя;
Масштабируемость – возможность расширения сети
без заметного снижения ее производительности;
Универсальность сети – возможность подключения к
сети разнообразного технического оборудования и
программного обеспечения от различных
производителей.
18

19. Сетевая технология

Сетевая технология – это согласованный набор
программных и аппаратных средств (например,
драйверов, сетевых адаптеров, кабелей и разъемов),
а также механизмов передачи данных по линиям
связи, достаточный для построения вычислительной
сети.
В мире существует много разработчиков
компьютерных технологий, которые действуют в
соответствии с определенными стандартами
(например, ISO – International Organization for
Standardization).
19

20. Сетевая операционная система

Сетевой операционной системой называют
операционную систему компьютера, которая помимо
управления локальными ресурсами предоставляет
пользователям и приложениям возможность
эффективного и удобного доступа к
информационным и аппаратным ресурсам других
компьютеров сети.
20

21. Сетевая операционная система

Удаленный доступ к сетевым ресурсам обеспечивается:
сетевыми службами;
средствами транспортировки сообщений по сети (в
простейшем случае – сетевыми интерфейсными
картами и их драйверами).
Следовательно, именно эти функциональные модули
должны быть добавлены к ОС, чтобы она могла
называться сетевой.
21

22. Сетевые службы

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые
ориентированы не на простого пользователя, как,
например, файловая служба или служба печати, а на
администратора. Такие службы направлены на
организацию работы сети. Например, централизованная
справочная служба, или служба каталогов,
предназначенная для ведения БД о пользователях сети,
обо всех ее программных и аппаратных компонентах,
служба мониторинга сети, позволяющая захватывать и
анализировать сетевой трафик, служба безопасности,
служба резервного копирования и архивирования.
22