Компьютерные сети локальные и глобальные

ГПОУ «Ленинск-Кузнецкий политехнический техникум»

ИНФОРМАТИКА

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

ЛОКАЛЬНЫЕ И ГЛОБАЛЬНЫЕ

Преподаватель Щеглова Алена Александровна

Теоретическое занятие

для студентов I курса

Ленинск-Кузнецкий, 2024

Компьютерная сеть

При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть.

Для создания компьютерных сетей необходимо:

• специальное аппаратное обеспечение – сетевое оборудование;
• специальное программное обеспечение – сетевые программные средства.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

• обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
• обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

Компьютерная сеть

Компьютерная сеть – это система компьютеров, связанных каналами передачи информации; программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по каналам связи.

Канал связи  - система технических устройств и линий связи, обеспечивающая передачу информации.

Компьютерная сеть

Характеристика каналов передачи: пропускная способность (скорость передачи информации).

Пропускная способность канала равна количеству информации, которое может передаваться по нему в единицу времени.

Пропускная способность измеряется в бит/с, байт/c, Кбит/c, Кбайт/c, и т.д.

Компьютерная сеть

Линия связи - среда, используемая для обмена информацией между компьютерами.

Линии связи бывают:

• Проводные (воздушные) - это провода без изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Служат для передачи телефонных и телеграфных сигналов, компьютерных данных. Проводные линии связи отличаются небольшой пропускной способностью и малой помехозащищенностью.

Компьютерная сеть

2. Кабельные линии связи включают кабель, состоящий из проводников с изоляцией в несколько слоев – электрической, электромагнитной, механической, и разъемы для присоединения к нему различного оборудования.

В Кабельных линиях применяются три типа кабеля:

• коаксиальный кабель;
• витая пара;
• волоконно-оптический кабель.

Компьютерная сеть

1. Коаксиальный кабель  состоит из медной жилы, изоляции, ее окружающей, экрана в виде металлической оплетки и внешней оболочки.

Состоит из:

• внутреннего проводника (жила); изоляции; металлической оплетки (экран); внешней изоляции (оболочка).
• внутреннего проводника (жила);
• изоляции;
• металлической оплетки (экран);
• внешней изоляции (оболочка).

Компьютерная сеть

Проводящая жила – медный провод или пучок медных проводов, по которым передается информация в виде электрического сигнала.

Металлическая оплетка – играет роль заземления и защищает сигнал, распространяющийся в жиле, от внешних шумов и перекрестных помех. Перекрестные помехи - это электрические наводки, вызванные сигналами в соседних проводах.

Компьютерная сеть

2 . Тонкий коаксиальный кабель  гибкий кабель.

Характеристики:

• диаметр жилы – 1/30" ≈ 0,85 мм; диаметр кабеля – около 5 мм; волновое сопротивление – 50 ом; максимальная длина сегмента – 500 м.
• диаметр жилы – 1/30" ≈ 0,85 мм;
• диаметр кабеля – около 5 мм;
• волновое сопротивление – 50 ом;
• максимальная длина сегмента – 500 м.

Компьютерная сеть

BNC т -коннектор

BNC коннектор

K BNC разъем сетевой карты

Подключение устройства к сегменту на тонком коаксиальном кабеле использует трансивер NIC и производится с помощью BNC конекторов (British Naval Connector). BNC баррел-коннектор – используется для увеличения длины сегмента

• В месте подключения кабель разрезается Концы кабеля обжимаются BNC-коннекторами BNC-коннекторы присоединяются к BNC T-коннектору, который, в свою очередь, присоединяется к BNC-разъему NIC
• В месте подключения кабель разрезается
• Концы кабеля обжимаются BNC-коннекторами
• BNC-коннекторы присоединяются к BNC T-коннектору, который, в свою очередь, присоединяется к BNC-разъему NIC

• Максимальное число подключений к сегменту – 30
• Минимальное расстояние между подключениями – 0,5 м

Компьютерная сеть

3. Толстый коаксиальный кабель — относительно жесткий кабель с диаметром около 1 см (около 0,5 дюймов). Медная жила этого кабеля толще, чем у тонкого коаксиального кабеля.   Чем толще жила у кабеля, тем большее расстояние способен преодолеть сигнал.

Компьютерная сеть

Подключение подразумевает использование внешнего трансивера

• Трансивер соединяется с проводящей жилой посредством специального острого коннектора, прокалывающего внешние слои кабеля (vampire tap, "зуб вампира") Трансивер соединяется с NIC интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface), состоящим из 4 витых пар Для подключения используется разъем DB-15
• Трансивер соединяется с проводящей жилой посредством специального острого коннектора, прокалывающего внешние слои кабеля (vampire tap, "зуб вампира")
• Трансивер соединяется с NIC интерфейсным кабелем AUI (Attachment Unit Interface), состоящим из 4 витых пар
• Для подключения используется разъем DB-15

• Максимальная длина кабеля AUI – 50 м
• Максимальное число подключений к сегменту – 100
• Минимальное расстояние между подключениями – 2,5 м

Витая пара

Витая пара - кабель представляет собой несколько пар скрученных изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Обычно в кабель входит две или четыре витые пары. Достоинство витой пары – дешевизна. Недостаток витой пары – плохая помехозащищенность и низкая скорость передачи информации

Витая пара

Создание этого кабеля - вынужденная мера. В XIX в. пользователи и ученые стали замечать наличие помех на телеграфных проводах. Связано это было с тем что на опорах, на которых висят телеграфные провода прокладываются линии электропередач для питания трамваев и прочих потребителей. Выходом из этой ситуации стала транспозиция проводов, когда телеграфные провода меняются местами, правый становился левым и левый становится правым и так несколько раз за километр. Помеха, которая действует на эти телеграфные провода действует одинаково на правый и на левый провод. Таким образом линии самокомпенсируется.

Такая технология применяется в современных кабелях. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. 

Витая пара

• Неэкранированные витые пары (UTP) характеризуются слабой защищенностью от внешних электромагнитных помех, слабой защищенностью от подслушивания с целью, например, промышленного шпионажа. Перехват передаваемой информации возможен как с помощью контактного метода (посредством двух иголочек, воткнутых в кабель), так и с помощью бесконтактного метода, сводящегося к радиоперехвату излучаемых кабелем электромагнитных полей. Для устранения этих недостатков применяется экранирование.

Витая пара

• В случае экранированной витой пары STP каждая из витых пар помещается в металлическую оплетку-экран для уменьшения излучений кабеля, защиты от внешних электромагнитных помех и снижения взаимного влияния пар проводов друг на друга (crosstalk - перекрестные наводки). Естественно, экранированная витая пара гораздо дороже, чем неэкранированная, а при ее использовании необходимо применять и специальные экранированные разъемы, поэтому встречается она значительно реже, чем неэкранированная витая пара.

Витая пара

Типы э кранированной витой пары STP :

• U/UTP. Нет общего экранированния (U), витые пары неэкранированные (UTP);

• F/UTP. Общее экранирование из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
• SF/UTP. Общее экранирование из оплетки (S) и общий экран из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
• S/FTP. Общее экранирование с оплеткой (S), витые пары защищены фольгой (FTP);
• F/FTP. Общее экранирование из фольги (F), витые пары также экранированы фольгой (FTP);
• U/FTP. Без общего экранирования, витые пары защищены фольгой (FTP).

Кабель витая пара

• Категория 1. Используется для цифровой и аналоговой передачи голосовой информации и низкоскоростной (до 20 Кбит/c) передачи данных
• Кабели категории 2 были впервые применены IBM при построении собственной кабельной системы. Обеспечивает передачу данных со скоростью до 4 Мбит/с
• Категория 3 (1991 г.). "Стандарт телекоммуникационных кабельных систем для коммерческих зданий" (EIA-568) определил электрические характеристики кабелей категории 3 для частот до 16 МГц. Предназначен для передачи голоса и данных со скоростью до 10 Мбит/c. Волновое сопротивление – 100 Ом
• Категория 4 (1993 г.). Определяет электрические характеристики кабелей для частот до 20 МГц. Представляет собой улучшенный вариант кабеля категории 3 и способен передавать данные с большей скоростью (до 16 Мбит/с) и на большие расстояния. Волновое сопротивление – 100 Ом

Кабель витая пара

• Категория 5. Специально разработана для поддержки высокоскоростных технологий. Определяет электрические характеристики кабелей категории 5 для частот до 100 МГц. Каждая из четырех пар имеет собственный шаг скрутки. Волновое сопротивление – 100 Ом
• Категория 6. Определяет электрические характеристики кабелей категории 6 для частот до 200 (или 250) МГц
• Категория 7. Определяет электрические характеристики кабелей категории 7 для частот до 600 МГц. Кабель обязательно должен быть экранированным

Кабель витой паре

Для подключения кабеля витой пары к устройству используются 8-контактные вилки и розетки RJ-45

Компьютерная сеть

3. Волоконно-оптический кабель (состоит из тонких – в 5-60 микрон волокон, по которым распространяются световые сигналы)

предназначен для высокоскоростной передачи данных между двумя устройствами. Состоит из компонент:

• световой элемент  чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, по которому распространяется сигнал; оболочка жилы из вещества с иным коэффициентом преломления, чем у жилы (распространяясь по жиле, лучи света не выходят за ее пределы); оптический модуль; гидроизоляция сердечника; промежуточная оболочка; броня из крупных стальных оцинкованных проволок; внешняя оболочка.
• световой элемент  чрезвычайно тонкий стеклянный цилиндр, по которому распространяется сигнал;
• оболочка жилы из вещества с иным коэффициентом преломления, чем у жилы (распространяясь по жиле, лучи света не выходят за ее пределы);
• оптический модуль;
• гидроизоляция сердечника;
• промежуточная оболочка;
• броня из крупных стальных оцинкованных проволок;
• внешняя оболочка.

Компьютерная сеть

Примеры коннекторов и адаптеров

Компьютерная сеть

3. Беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи)

Радиоканалы наземной (радиорелейной и сотовой) и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных.

Компьютерная сеть

Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями – до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.

Компьютерная сеть

В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли. Целесообразнее использовать спутниковую связь для организации канала связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможности обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках. Пропускная способность высокая – несколько десятков мегабит в секунду.

Компьютерная сеть

Компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информации по такой сети называют телекоммуникацией.

Классификация

• Глобальные вычислительные сети  сети, соединяющие компьютерные сети и отдельные компьютеры, размещенные в разных городах и странах, частях света. система, связанных между собой локальных сетей и компьютеров отдельных пользователей
• Региональная сеть – компьютерная сеть в пределах одного региона.
• Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах одной организации.
• Локальная сеть объединяет несколько компьютеров и дает возможность пользователям совместно использовать ресурсы компьютеров, а также подключенных к сети периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, модемов и др.).

Локальная сеть

Топология сети  это логическая схема соединения компьютеров каналами связи

В локальных сетях используется одна из следующих топологий:

• моноканальная (шинная);
• кольцевая;
• звездообразная или ячеистая.

Локальная сеть

• Топология шины - это тип сети, где каждое устройство подключается к одному кабелю, который проходит от одного конца сети к другому.

Данные передаются только в одном направлении.

Локальная сеть

2. В сетях с кольцевой топологией компьютеры соединяются друг с другом в кольцевом формате. В этом формате пакеты должны проходить через все узлы на пути к месту назначения.

Каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.

Каждой рабочей станции присваивают соответствующий ей адрес, по которому передается управление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему).

Локальная сеть

3. Топология «звезда»  это топология, в которой каждый узел в сети подключен к серверу. Связь между этими элементами заключается в том, что центральное сетевое устройство является сервером, а другие устройства рассматриваются как клиенты. Центральный узел отвечает за управление передачей данных по сети.

Аппаратное обеспечение сетей

Для подключения компьютера к сети необходим сетевой адаптер – специальная плата, которая устанавливается внутрь системного блока в один из слотов материнской платы.

Основной функцией сетевого адаптера является передача и прием информации в сети.

Соединение сетевых адаптеров между собой осуществляется с помощью различных типов кабелей – коаксиального, оптоволоконного или так называемой витой пары.

Среда передачи

В локальных сетях широкое распространение получила кабельная связь. Кабель представляет собой проводник, помещенный в изолирующие материалы. Наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии.

Компьютерная сеть

Устройства, подключаемые к сети, разделяются на три группы:

Рабочие станции — это ПК, подключенный к сети, на котором пользователь выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою ОС, но при этом ему доступны ресурсы сети.

Серверы — это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например, хранение данных общего пользования и печать документов

Узел – любое устройство в сети, имеющее свой идентификатор

Локальная компьютерная сеть

Компьютер, подключенный к локальной компьютерной сети, является рабочей станцией или сервером в зависимости от выполняемых им функций.

Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями. обрабатываются полученные результаты.

Компьютерные сети

Одноранговая сеть   компьютерная сеть, основанная на равноправии участников. Часто в такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел, как является клиентом, так и выполняет функции сервера.

Участниками сети являются все узлы.

Компьютерные сети

Сеть типа клиент-сервер  сеть, в центре которой находится мощный ПК (сервер), соединенный с отдельными рабочими станциями (клиентами).

Сервер – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера называют клиентом сети или рабочей станцией. Сам сервер также может быть клиентом сервера более высокого уровня иерархии.

Компьютерные сети

Интернет-провайдер   организация, предоставляющая услуги доступа к сети Интернет и иные связанные с Интернетом услуги. 

IP-адрес

IP-адрес  это уникальный номер устройства, подключен-ного к интернету или локальной сети.

Стандартный IP-адрес называют IPv4.

IP-адрес IPv4 имеет 32-битную структуру, разделён на 4 части, каждая из которых состоит из 8 бит и называется октетом. Каждый бит IP-адреса – цифра двоичной системы.

IP-адрес

IP- адрес: 192.168.1.8

Первые три числа означают номер сети

Четвёртое — номер хоста (устройства).

Все устройства, идентификаторы которых начинаются с 192.168.1, находятся в одной сети.

Устройство, идентификатор которого начинается, например, с 192.168.2, будет принадлежать к другой сети и не сможет связываться с устройствами из сети 192.168.1.

Маска подсети

Устройства различают части IP-адреса при помощи маски подсети – 32-битной строки, разделённой на 4 октета, как и IP-адрес. При установке соединения каждый октет IP-адреса сопоставляется с октетом маски подсети.

По умолчанию в стандартной домашней сети маска подсети имеет вид: 255.255.255.0.

Интернет ресурсы

• Что такое ip-адрес: сайт/ yandex.ru, – . – URL: https://yandex.ru/video/preview/15747975798273739854 (дата обращения: 22.07.2024). – Режим доступа: свободный