Компьютерно-телекоммуникационные сети

1

Компьютерно-телекоммуникационные сети

Содержание:

Введение

Раздел I. Основы компьютерных сетей

Введение к разделу 1 Тема 1.1. Понятие о компьютерной сети Тема 1.2. Два типа сетей

Практическая работа 1. Совместное использование ресурсов в ОС Microsoft Windows

2000

Тема 1.3. Компоновка сети

Тест 1.

Резюме по разделу 1

Раздел II. Подключение сетевых компонентов

Введение к разделу 2 Тема 2.1. Сетевой кабель - физическая среда передачи данных

Тема 2.2. Беспроводные сети

Тема 2.3. Платы сетевого адаптера

Тест 2.

Резюме по разделу 2

Раздел III. Функционирование сети

Тема 3.1. Сетевые модели OSI и IEEE Project 802

Тема 3.2. Драйверы

Тема 3.3. Передача данных по сети

Тема 3.4. Протоколы

Тест 3.

Тема 3.5. Передача данных по кабелю Резюме по разделу 3

Раздел IV. Сетевые архитектуры

Введение к разделу 4

Тема 4.1. Ethernet

Тема 4.2. Token Ring

Тема 4.3. Apple Talk и Arknet

Тест 4.

Резюме по разделу 4

3

Учебная дисциплина "Компьютерно - телекоммуникационные сети" (КТС) относится к блоку специальных дисциплин и формирует профессиональные знания и умения при освоении специальности "Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем".

Изучение дисциплины "Компьютерно - телекоммуникационные сети" осуществляется в едином комплексе с другими дисциплинами специальности "Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем" и базируется на знаниях, полученных при изучении общепрофессиональных дисциплин "Основы алгоритмизации и программирования", "Операционные системы и среды", "Архитектура ЭВМ, систем, сетей", "Базы данных", "Технические средства информатизации", а также специальных дисциплин "Технология разработки программных продуктов", "Инструментальные и программные средства вычислительных систем".

Врезультате изучения дисциплины студент должен

иметь представление о роли и месте дисциплины "Компьютернотелекоммуникационные сети" среди смежных дисциплин специальности "Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем";

знать

топологию сетей;

типы протоколов;

возможные ресурсы компьютерных сетей и права доступа к ним;

типовое сетевое программное обеспечение;

межпрограммные коммуникации;

основные виды услуг и протоколы подключения к глобальным сетям;

уметь

выбрать топологию сети и протокол для конкретных целей;

определить необходимые ресурсы сети;

распределить права доступа между пользователями;

подобрать типовое программное обеспечение;

грамотно использовать возможности компьютернотелекоммуникационной сети.

Структура и содержание курса

В первом разделе данной дисциплины даются основные понятия о компьютерных сетях: концепция построения компьютерной сети, сведения о локальных вычислительных сетях и назначении компьютерной сети, информация о совместном использовании ресурсов компьютерной сети, показаны два типа сетей и их главные характеристики. Представлены базовые топологии сети и их основные компоненты, показаны области применения каждой топологии и их распространенных комбинаций, обоснованы аспекты планирования компьютерной сети.

Во втором разделе широко освещены физические компоненты компьютерных сетей: основные типы кабелей, характеристики и функции платы сетевого адаптера, типы разъемов для подключения кабеля, параметры другой аппаратуры подключения сетевых компонентов. Представлены технологии и основные компоненты беспроводных сетей, способы передачи данных в различных беспроводных средах передачи данных, используемых в локальных сетях.

Третий раздел посвящен вопросам функционирования сети, дана подробная информация об эталонной сетевой многоуровневой модели OSI и главных функциях каждого уровня этой модели и ее модификации IEEE Project 802. Показаны процедура передачи данных по сети, функции, структура и компоненты пакетов, процесс формирования пакетов. Даны понятие сетевого протокола, информация о назначении и работе протоколов, стандартных стеках протоколов. Приведены основные методы доступа к среде передачи данных при передачи данных по сетевому кабелю.

В четвертом разделе представлена информация о базовых технологиях локальных сетей

4

(Ethernet, Token Ring, Apple Talk и ArcNet): их основных компонентах, сетевой архитектуре, характеристиках, функциях и принципах их работы.

В пятом разделе рассмотрены вопросы эксплуатации компьютерных сетей и сетевого администрирования на примерах сетевых операционных систем: UNIX, NetWare, Windows NT. Показаны способы и возможности объединения нескольких локальных сетей в единую сеть и передачи информации из одной локальной сети в другую. Дана информация об основных компонентах межсетевого взаимодействия, принципах их работы и методах использования.

Таким образом, данный курс учебной дисциплины "Компьютерно-телекоммуникационные сети" представляет собой достаточно полный обзор сетевых основ и технологий, включающий информацию о сетевом оборудовании, протоколах, административных сервисах и методах сетевого администрирования. Рассматривает архитектуру взаимосвязанных сетей и объясняет принципы построения сетей и протоколы, которые позволяют функционировать таким взаимосвязанным архитектурам, как одна единая коммуникационная система. Курс посвящен освещению понятия межсетевого обмена в общем и технологии Интернета TCP/IP в частности. Межсетевой обмен - это мощная абстракция, которая позволяет нам оперировать с несколькими коммуникационными технологиями, лежащими в основе его. Она скрывает детали сетевого оборудования и обеспечивает высокоуровневую среду взаимодействия. Как показывает этот курс, конечной целью межсетевого обмена является максимальная взаимная работоспособность, то есть максимальная способность программ на различных компьютерах и сетевых системах взаимодействовать надежно и эффективно.

Этот курс рассматривает как архитектуру сетевых взаимодействий, так и межсетевые коммуникационные средства и протоколы, требуемые для обеспечения этих средств. К концу этого курса обучающийся будет понимать, как возможно взаимное соединение нескольких физических сетей в одну координированную систему, как межсетевые протоколы работают в такой среде и как прикладные программы используют получившуюся систему.

Краткая история и необходимость развития коммуникаций

История развития коммуникаций довольно чётко делится на три накладывающихся друг на друга эпохи, которые по используемым средствам передачи информации можно условно назвать: человек, электричество, компьютер. Вначале для передачи сообщений человек использовал только свои органы: ноги, руки, глаза, уши. Для передачи сообщений на дальние расстояния бежали гонцы, били в барабаны, трубили в рог, жгли костры на курганах, пускали солнечных зайчиков, махали руками, флажками и другими специальными приспособлениями (оптический телеграф). Появление письменности и книгопечатания позволило увеличить объём передаваемых сообщений. Лошадь, паровоз, пароход, автомобиль и самолёт повысили скорость транспортировки письменных сообщений. А появление почты удешевило и сделало процесс передачи письменных сообщений доступным для всех.

Принципиальные изменения в транспортировке информации появились с изобретением электричества. Системы коммуникаций с использованием электрических сигналов и радиоволн (телеграф, телефон, телекс, факс, радио, телевидение) создали индустрию массовых коммуникаций. Но закат этой эпохи, которую можно назвать электрической, уже виден.

Бурное развитие вычислительной техники внесло в технику и технологию коммуникаций такие революционные изменения, что стремительно зарождающуюся прямо на глазах нынешнего поколения людей систему коммуникаций можно определить только как "компьютерные коммуникации".

В двадцатом веке железные дороги революционизировали мир, обеспечив транспортную сеть, которая перемещала материалы и продукты производства. Они сделали возможным развитие индустриального общества.

Цифровые коммуникационные сети ознаменовали начало новой революции, обеспечив технологию, которая транспортирует данные, требуемые обществу, в котором информация играет ключевую роль. Сети уже проникли в промышленность, образование и правительство. Они уже начали изменять наше представление о мире, сократив географические расстояния и

5

образовав новые сообщества людей, которые часто и эффективно взаимодействуют. Еще более важно то, что рост числа сетей носит характер взрыва. Революция уже началась.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом Вы не можете быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем слyчае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.

Если бы пользователь, изображенный нарис. 1, подключил свой компьютеp к другим компьютерам, он смог бы работать с их данными и их принтерами. Компьютерной сетью можно назвать, по сути, объединение отдельных компьютеров в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер.

Рисунок 1. Автономная среда

Организация компьютерной сети - безусловно, хорошая идея. Во многих организациях до сих пор используют дискеты для переноса данных между компьютерами (копирование или печать файлов, совместное использование данных и т.п.). Объединение компьютеров в сеть значительно расширяет возможности информационного обмена. Появляется возможность совместного использования принтеров, модемов и других периферийных устройств и оборудования, а также разделять данные и приложения. Значительно упрощается также вопрос обмена файлами или информацией между сотрудниками организации. Сеть позволяет организовать в офисе электронную почту, обеспечить возможность эффективного создания резервных копий всех данных, хранящихся на компьютере, и многое другое. Значительно упростится также решение проблемы синхронизации данных в базах общего пользования - сотрудники просто будут коллективно использовать файлы баз данных. Кроме того, доступ к данным для всех пользователей сети значительно ускорится (рис. 2).

Рисунок 2. Вариант простейшей компьютерной сети

6

Сетевые исследования и разработки прошли через три стадии развития. До 1960 года, основным вопросом был "Как передавать биты по среде коммуникации эффективно и надежно?". Результаты включают разработку теории информации, теоремы Котельникова и других идей, которые в совокупности называют обработкой сигналов. От начала и до середины 60-х внимание было сконцентрировано на пакетной коммутации, и основным вопросом стал: "Как передавать пакеты по среде коммуникации эффективно и надежно? ". Результатами этого этапа стали разработка технологий пакетной коммутации, локальных вычислительных сетей и статистический анализ времени передачи пакетов по сети в зависимости от загрузки. Приблизительно с середины 70-х и до нынешнего времени самым главным направлением стали сетевые архитектуры и вопрос "Как обеспечить средства взаимодействия взаимосвязанных сетей? ". Результатами последнего этапа стала разработка технологий межсетевого обмена, многоуровневых моделей протоколов, дейтаграммных и потоковых транспортных средств и парадигмы взаимодействия клиент-сервер. К освещению этих технологий перейдем в последующих темах.

Выводы по теме

1.Учебная дисциплина КТС относится к блоку специальных дисциплин и формирует профессиональные знания и умения при освоении специальности "Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем".

2.Содержание дисциплины излагается в пяти разделах курса КТС:

основы компьютерных сетей;

подключение сетевых компонентов;

функционирование сети;

сетевые архитектуры;

эксплуатация сетей, сетевое взаимодействие.

3.Курс представляет собой достаточно полный обзор сетевых основ и технологий, включающий информацию о сетевом оборудовании, протоколах, административных сервисах и методах сетевого администрирования.

4.История развития коммуникаций довольно чётко делится на три накладывающихся друг на друга эпохи, которые по используемым средствам передачи информации можно условно назвать: человек, электричество, компьютер.

5.Цифровые коммуникационные сети ознаменовали начало новой революции, обеспечив технологию, которая транспортирует данные, требуемые обществу, в котором информация играет ключевую роль.

6.Компьютерной сетью можно назвать объединение отдельных компьютеров в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер.

7.Объединение компьютеров в сеть значительно расширяет возможности информационного обмена, появилась возможность совместного использования принтеров, модемов и других периферийных устройств и оборудования, а также разделять данные и приложения.

8.Сеть позволяет организовать в офисе электронную почту, обеспечить возможность эффективного создания резервных копий всех данных, хранящихся на компьютере, и многое другое. Доступ к данным для всех пользователей сети значительно ускоряется.

9.С середины 70-х и до нынешнего времени самым главным направлением стала разработка технологий межсетевого обмена, многоуровневых моделей протоколов, дейтаграммных и потоковых транспортных средств и парадигмы взаимодействия клиент-сервер.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие требования к представлениям, знаниям и умениям студента предъявляются по итогам изучения курса: "Компьютерно - телекоммуникационные сети"?

2.На какие три эпохи делится история развития коммуникаций?

3.Чем было обусловлено рождение компьютерных сетей?

4.Какая схема работы на компьютере называется работой в автономной среде?

7

5.Какое определение можно дать компьютерной сети?

6.Какие возможности обеспечивает пользователю работа в компьютерной сети?

Ссылки на дополнительные материалы (печатные и электронные ресурсы)

Основные:

1.ГОС СПО - государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности 2203 "Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем", Утв. Минобразовани России от 21.04.97, рег. № 06-2203 ВР.

2.Рабочая программа дисциплины "Компьютерно - телекоммуникационные сети" для специальности 2203 "Программное обеспечение средств вычислительной техники и автоматизированных систем", утв. зам. дир. по учебной работе РКСИ от 05.01.2000

3."Glossary of Internet Terms". Macmillan Computing Publishing http://www.mcp.com/

4.Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. - Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование. М.: Издательство ЭКОМ, 2001.

5.Спортак Марк, Паппас Френк и др. - Компьютерные сети и сетевые технологии. К.: ООО

"ТИД "ДС", 2002.

Дополнительные:

1.С. Клименко, В. Уразметов. "Internet. Среда обитания информационного общества". www.relcom.ru/internet/literature/internetlsmedia

2.Крук Б.И., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети. Т1:учеб.пособие/изд.2-е, испр. и доп. -Новосибирск: Сиб.предприятие "Наука" РАН,

1998.

3.Компьютерные системы и сети: Учеб.пособие/ В.П.Косарев и др./Под ред. В.П.Косарева и Л.В.Еремина-М.:Финансы и статистика,1999.

4.Http://Www.Tt.Ru/?Do=Glosst - Словарь терминов и сокращений.

Раздел I. Основы компьютерных сетей

Содержание:

Введение к разделу 1 Тема 1.1. Понятие о компьютерной сети Тема 1.2. Два типа сетей

Практическая работа 1. Совместное использование ресурсов в ОС Microsoft Windows

2000

Тема 1.3. Компоновка сети

Тест 1.

Резюме по разделу 1

Введение к разделу 1

Целью изучения данного раздела является освоение основных понятий и определений, относящихся к локальным вычислительным сетям (ЛВС), изучение типов, топологий и общих компонент сетей.

В результате изучения раздела студент должен

8

знать

основные понятия и определения, относящиеся к ЛВС;

преимущества работы в сети;

основные типы сетей;

главные характеристики и преимущества каждого типа сетей;

базовые топологии сети;

основные компоненты базовых топологий;

области применения каждой топологии;

распространенные комбинации топологий;

уметь

определять тип сети;

выбирать наиболее подходящий тип сети для конкретной задачи;

осуществлять доступ к ресурсам;

определять базовые топологии и их комбинации;

выбирать подходящую топологию сети для решения конкретной задачи.

Структурная схема терминов раздела 1

Тема 1.1. Понятие о компьютерной сети

Цели изучения темы

изучить основные понятия и определения, относящиеся к локальной вычислительной сети

(ЛВС);

уяснить концепцию построения и назначение компьютерной сети, возможности совместного использования ресурсов сети.

Требования к знаниям и умениям

Студент должен знать:

основные понятия и определения, относящиеся к ЛВС;

преимущества работы в сети;

концепцию построения компьютерной сети;

о совместном использовании ресурсов сети.

Ключевой термин

Ключевой термин: компьютерная сеть.

Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров.

Второстепенные термины

1.Локальная вычислительная сеть (ЛВС)

2.Концепция построения сети

9

3.Назначение компьютерной сети

4.Интерактивная связь пользователей

5.Совместное использование ресурсов

Структурная схема терминов

Содержание темы Локальная вычислительная сеть Концепция построения сети

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом нет возможности быстро поделиться своей информацией с другими. Когда не было сетей, приходилось распечатывать каждый документ, чтобы другие пользователи могли работать с ним, или в лучшем случае - копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась.

Если бы пользователь подключил свой компьютер к другим, он смог бы работать с их данными и их принтерами. Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования какихлибо промежуточных носителей информации.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) -Local Area Networks (LAN) - это группа

(коммуникационная система) относительно небольшого количества компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных, расположенных на ограниченной по размерам небольшой площади в пределах одного или нескольких близко находящихся зданий (обычно в радиусе не более 1-2 км) с целью совместного использования ресурсов всех компьютеров.

10

Рисунок 1.1.1. Небольшая офисная локальная

Концепция, то есть единый определяющий замысел, построения компьютерной сети состоит в соединении компьютеров для совместного использования ресурсов компьютеров сети, организации сетевого взаимодействия этих компьютеров.

Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:

данные;

принтеры;

факсимильные аппараты;

модемы;

другие устройства.

Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.

Самые первые типы локальных сетей не могли соответствовать потребностям крупных предприятий, офисы которых обычно расположены в различных местах. Но как только преимущества компьютерных сетей стали неоспоримы и сетевые программные продукты начали заполнять рынок, перед корпорациями - для сохранения конкурентоспособности - встала задача расширения сетей. Так на основе локальных сетей возникли более крупные системы.

Сегодня, когда географические рамки сетей раздвигаются, чтобы соединить пользователей из разных городов и государств, ЛВС превращаются в глобальную вычислительную сеть [ГВС (WAN)], а количество компьютеров в сети уже может варьироваться от десятка до нескольких тысяч.

Глобальная вычислительная сеть (ГВС или WAN - World Area NetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.).

Глобальная сеть объединяет локальные сети.