Введение

Настоящая контрольная работа посвящена локальным и глобальным сетям, в которые объединяются персональные ЭВМ.

Более 80% всех существующих сейчас в мире компьютеров объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм и производителей, работающих под разным программным обеспечением. Такие огромные потенциальные возможности которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного и управленческого процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Наличие в офисе, конторе, государственном учреждении локальной вычислительной сети (ЛВС) создает для ее пользователей новые возможности интегрального характера, благодаря системам ПК и другому оборудованию сети.

Организуется автоматизированный документооборот, создаются различные массивы управленческой, коммерческой и другой информации общего назначения, и персонально используются вычислительные ресурсы всей сети, а не только отдельного компьютера. Если же необходимо проводить сетевые конференции, то это так же возможно и удобно делать с помощью компьютерных сетей и специального программного обеспечения. При установке мультимедийного оборудования становится возможным проведение аудио и видео конференций. Все это в полной мере относится и к органам государственной власти. На последних же рассчитаны и перспективные разработки в области аудио конференций, обеспечивающие высокое качество связи как с использованием компьютерных сетей, так и действующих на автономных сетях связи.

1. Понятие компьютерной сети

В настоящее время большинство компьютеров используется не изолированно от других компьютеров, а постоянно или время от времени подключаются к локальным или глобальным компьютерным сетям для получения той или иной информации, посылки и получения сообщений и т. д. В этой главе мы расскажем о локальных сетях, а также о общемировой сети Internet.

Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров, объединенных каналами связи.[1]

Компьютерные сети используются для организации коллективной работы, доступа к общим информационным ресурсам и организации общения между пользователями сети.

2. Глобальная компьютерная сеть Интернет. Её структура. Предоставляемые услуги

Internet — это общемировая совокупность компьютерных сетей, связывающая между собой миллионы компьютеров. Зародышем ее была распределенная сеть ARPAnet, которая была создана в конце 60-х годов по заказу Министерства Обороны США для связи между собой компьютеров этого министерства. Разработанные принципы организации этой сети оказались настолько удачными, что многие другие организации (особенно университеты и правительственные учреждения) стали создавать собственные сети на тех же принципах. Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть с общим адресным пространством (подобно тому, как все телефонные станции одного города поддерживают единую систему телефонных номеров). Эта единая сеть (или сеть сетей, совокупность сетей) и стала называться Internet.[2]

При подключении к Web-серверу на экран выводится картинка (Web-страница), похожая на экран встроенного справочника Windows-программы. На Web-странице могут находиться надписи, тексты, рисунки и другие объекты. Как и в справочнике Windows-программы, щелкнув мышью любое выделенное (обычно подчеркнутое) слово (ссылку), Вы перейдете к Web-странице, соответствующей этому слову (этой ссылке). Однако, в отличие от встроенных справочников программ, выведенная по ссылке Web-страница может находиться на любом другом Web-сервере (то есть может быть передана Вам уже другим Web-сервером). Щелкая по различным ссылкам, Вы можете в поисках информации за несколько минут проскакать по Web-серверам в десятке разных стран.

Простота использования WWW привела к тому, что в Internet стал подключаться самый что ни на есть массовый пользователь — домохозяйки и бизнесмены, феминистки и революционеры, гитаристы и художники, — всем им сеть Internet стала интересна, полезна, а многим даже жизненно необходима. Количество пользователей Internet стало лавинообразно увеличиваться — в несколько раз за год. На серверах WWW стала размещаться самая разнообразная информация — сведения о фирмах, реклама товаров, советы по эксплуатации и техническая документации на товары и т. д. Политические партии и общественные организации публикуют в Web материалы о своей деятельности, программы, воззвания и т. д. На WWW-серверах университетов можно прочесть научные труды их сотрудников, сведения о приеме и выпуске студентов, учебные планы и т. д. Правительственные учреждения размещают в Web информацию с своей деятельности. Многие газеты и журналы выходят как в печатном, так и в электронном виде (как WWW-документы). Имеется также куча информации по финансам, бизнесу, промышленности, спорту культуре, развлечениям, хобби и т. д. и т. п.[3]

3. Доступ в Интернет

Для получения доступа к Internet можно заключить договор с одной из множества организаций-владельцев сетей, входящих в Internet (они называются первичными провайдерами), либо их дилеров Другой вариант — использовать услуги так называемых вторичных провайдеров, то есть фирм, арендующих каналы доступа к первичным провайдерам и продающие услуги доступа к Internet в розницу. Услуги вторичных провайдеров могут стоить значительно дешевле, но качество их может быть заметно хуже. Это неудивительно — иногда пропускная способность канала доступа к Internet у вторичного провайдера не намного выше, чем скорость одного приличного модема пользователя.

Сети Intranet могут сообщаться с Internet, и часто это очень удобно. Например, при этом сотрудник фирмы может из любого места на планете получить доступ к внутрифирменным данным, а пользователь внутрикорпоративной сети — получить нужную ему информацию из Internet. Кроме того, иногда Internet используется как транспорт (связующее звено) между отдельными частями внутрикорпоративной сети. Но все это создает большие проблемы безопасности внутрикорпоративной сети, то есть защищенности хранящихся в ней и передаваемых в нее и из нее данных. Для обеспечения этой безопасности используются специальные программы или программно-аппаратные комплексы — брандмауэры. При надлежащей настройке брандмауэр может использоваться и для предотвращения посещения нежелательных мест в Internet (скажем, чтобы сотрудники работали, а не разглядывали фривольные картинки).

Доступ в Интернет через модем является не единственно возможным. Типы доступа весьма разнообразны, причем каждый имеет свои достоинства и недостатки. Cравним восемь телекоммуникационных сервисов - обычную телефонную связь (POTS), выделенные линии, Switched 56, ISDN, frame relay, SMDS, ATM и Synchronous Optical Network (SONET); наше сравнение позволит увидеть, насколько хорошо и при каких условиях они работают, а также какой сервис кому лучше всего подходит.

Для дифференциации сервисов глобальной сети необходимо ответить на три вопроса.

Доступ цифровой или аналоговый?

Аналоговой линии нужен модем для передачи данных, а цифровой - другие типы оконечных устройств. При доминировании коммутаторов в современных центральных АТС США, Европы и Японии все линии внутри сети телефонной компании цифровые. В этой ситуации различие между аналоговыми и цифровыми сервисами касается только абонентского шлейфа, связывающего АТС телефонной компании с помещением заказчика.

Опирается ли служба на коммутацию пакетов, каналов или на некоммутируемые каналы? При коммутации пакетов данные передаются в дискретных пакетах, причем каждый пакет содержит данные и адресную информацию. Коммутация ячеек является разновидностью коммутации пакетов. При коммутации ячеек все пакеты имеют одинаковую небольшую длину. Это повышает предсказуемость характеристик передачи, что важно в случае таких данных, как голос и видео.

И в случае коммутации каналов, и в случае некоммутируемых каналов сервис обеспечивает соединение между двумя точками, и данные передаются между ними в виде потока данных (и не разделяются на пакеты). Адресная информация не включается в данные, так как отправитель и получатель определяются при установлении соединения.

При коммутации каналов заказчик создает и разрывает временные соединения, при этом сеанс обмена данными может длиться от нескольких секунд до нескольких часов. При некоммутируемых каналах телефонная компания конфигурирует канал таким образом, что две конечные точки получают постоянное соединение между ними. Для изменения конечных точек телефонная компания должна переконфигурировать канал. Обычно заказчик прибегает к коммутируемому сервису, когда он нуждается в связи со многими абонентами. Таким образом, коммутируемый сервис обеспечивает гибкую связь. Некоммутируемый сервис менее гибок, но надежнее и проще в управлении.[4]

Ежемесячная плата за коммутируемые каналы состоит, как правило, из относительно невысокой фиксированной абонентской платы за каждую линию и дополнительной платы за каждую минуту соединения. Плата за некоммутируемый сервис, в основном, фиксирована.

Какую физическую среду сервис использует - медный кабель, оптоволокно, коаксиал или радиосвязь?

Диапазон изменения трансмиссионных характеристик медного кабеля довольно широк и зависит от срока эксплуатации. Новый кабель обычно лучше. Передача по медному кабелю и радиосвязь подвержены влиянию погодных условий (дождь может привести к уменьшению темпа передачи), в том числе таких электромагнитных помех, как разряд молнии. Коаксиал, а тем более оптоволокно подвержены подобному воздействию в несравнимо меньшей степени.

3.1 Обычная телефонная связь

POTS (обычная телефонная связь) - это аналоговый сервис с коммутацией каналов для передачи голоса на основе медного кабеля с одной витой парой. Основное преимущество POTS - низкая стоимость связи. Стоимость оборудования (телефонов и модемов) также невелика. В США телефонная связь является наиболее распространенным видом связи. Однако во многих европейских и азиатских странах место телефонной связи занял ISDN.

POTS не лишена недостатков. Темп передачи данных мал (56,5 Кбит/с), и телекоммуникационные компании не гарантируют предоставления требуемой полосы пропускания. Кроме того, времени на установление соединения после набора номера уходит не так уж и мало - от одной до тридцати секунд.

Конфигурация модемов, создание сценариев соединения и контроль соединений

тоже продолжительные процедуры. Удручает и то обстоятельство, что из-за использования медного кабеля процент ошибок довольно высок.

3.2 Арендуемые линии

Некоммутируемые линии, называемые также выделенными или частными линиями, лежат в основе большинства старых инфраструктур корпоративных сетей. Однако по сравнению с коммутируемыми сервисами и, в особенности, с сервисами коммутации кадров, они все чаще рассматриваются как дорогостоящие и неэффективные.

Когда мэйнфреймы правили бал в мире сетей, оптимизированные для низкоскоростной передачи данных арендуемые линии (4800 бит/с) были оплотом таких сетей.

В настоящее время широко используются арендуемые линии для передачи голоса и данных на 56 Кбит/с, 1,5 Мбит/с (Т-1) и 45 Мбит/с (Т-3). Кроме того, арендуемые линии все чаще применяются и в качестве линий доступа из помещения заказчика к коммутатору телефонной компании, при этом передача данных на большие расстояния осуществляется при помощи сервиса с коммутацией пакетов, например frame relay.

Как правило, ежемесячная плата за арендуемые линии зависит от пропускной способности линии и расстояния между конечными точками. Арендуемые линии наиболее привлекательны в качестве средства передачи данных на короткие расстояния. Нередко, однако, частная линия представляет единственный вариант доступа к высокоскоростным сервисам, при этом плата за выделенные линии доступа может составлять чуть ли не половину платы за коммутируемые услуги. Помимо этого, за предоставление линии к удаленному от АТС помещению может взиматься специальная плата. Поэтому для организации международной связи сервисы с коммутацией пакетов более привлекательны. Арендуемые линии доступны везде, где есть обычная телефонная связь.

При использовании арендуемых линий время задержки невелико и фиксировано, при этом заказчик получает гарантированную полосу пропускания от умеренной (от 56 Кбит/с до T-1) до весьма высокой в зависимости от типа арендованной линии.

Недостаток же тот, что выделенные линии не предоставляют полосу пропускания по требованию. Кроме того, если заказчик хочет организовать связь между всеми своими офисами, каждое помещение должно быть связано с каждой выделенной линией. Всем же другим, обсуждаемым в нашей статье сервисам нужна только одна линия доступа для каждого помещения. Плюс ко всему арендуемые линии неэффективны с финансовой точки зрения, если только они не загружены постоянно. При загруженности линии менее чем на 70% решение на основе коммутации каналов или пакетов оказывается более эффективным.

3.3 Технология Switched 56

Как следует из названия, Switched 56 - это коммутируемый цифровой сервис с темпом передачи данных 56 Кбит/с. Switched 56 предлагается, в основном, в качестве низкоскоростной альтернативы ISDN. Как ISDN и POTS, конечные точки Switched 56 имеют телефонный номер, по которому может позвонить любой, кто имеет линию Switched 56 или ISDN. Однако, в отличие от ISDN, он предназначен только для передачи данных, а не голоса.

По сравнению с арендуемыми линиями или сервисами коммутации пакетов, Switched 56 является наиболее эффективным решением, когда данные передаются короткими интенсивными посылками с паузами между посылками от одной минуты и более.

Пропускная способность Switched 56 недостаточна для многих приложений, и, кроме того, дополнительную пропускную способность нельзя получить по требованию.

3.4 Цифровая сеть с интеграцией услуг

ISDN - это коммутируемая цифровая служба для передачи голоса и данных одновременно по одной линии на основе медного кабеля. ISDN имеет две разновидности.

Первая - базовый интерфейс обмена (Basic Rate Interface, BRI) c двумя каналами B на 64 Кбит/с и одним каналом D на 16 Кбит/с; вторая - основной интерфейс обмена (Primary Rate Interface) c 23 каналами B на 64 Кбит/с и одним каналом D на 64 Кбит/с.

Канал B используется для передачи голоса и данных, а канал D для передачи служебной информации. (Кроме того, сервис Switched 64 представляет собой, по существу, один канал B, и используется он для организации канала Switched 56.)

Каждая линия ISDN требует установки либо абонентского адаптера, либо маршрутизатора.

Основные недостатки ISDN - ограниченная доступность и отсутствие взаимодействия между операторами связи. С течением времени и доступность, и взаимодействие должны улучшиться. Однако возможности предоставления услуг ISDN зависят от состояния и протяженности абонентского шлейфа, поэтому они могут различаться для городской и сельской местности, для разных районов одного и того же города и даже для двух зданий на одной и той же улице. Операторы связи и поставщики оборудования обеспечивают, как правило, возможность объединения двух и более каналов вместе в более скоростной канал. Пропускная способность может наращиваться только как кратное одного из двух интерфейсов BRI и PRI, первый из которых для многих приложений недостаточен, а второй чрезмерен.

3.5 Технология Frame Relay

В отличие от вышеописанных сервисов frame relay представляет собою сервис с коммутацией пакетов. Однако он предоставляется как постоянное виртуальное соединение (Permanent Virtual Circuit, PVC), напоминая арендуемую линию тем, что конечные точки определяются заранее.

Сервис frame relay нацелен на замену выделенных линий в таких задачах, как организация связи между локальными сетями.

В случае frame relay из-за отсутствия схем назначения приоритетов время ожидания непредсказуемо и бывает весьма значительным. Любой трафик, если он превышает установленное значение CIR, может не достигнуть места назначения, а это вызывает необходимость повторной передачи. Поэтому frame relay предназначен в первую очередь для передачи данных. Но некоторые поставщики предлагают оборудование для передачи голоса по frame relay. Сети frame relay операторов связи разнятся по своей способности передавать голос с приемлемым качеством.

Кроме того, качество передачи может варьироваться от одной временной зоны к другой и от одной географической области к другой даже в сети одного оператора.

В предположении пакетной передачи соединение frame relay способно обычно обслуживать тот же трафик, что и выделенная линия.

3.6 Технология SMDS

Сервис коммутации ячеек Switched Multimegabit Data Service (SMDS) используется в настоящее время только для передачи данных. В отличие от frame relay сервис SMDS позволяет осуществлять коммутируемый вызов. За дополнительную плату заказчик может создать закрытую группу пользователей, так что члены группы смогут производить и принимать вызовы только от других членов группы. Ввиду отсутствия платы за использование SMDS может оказаться при значительном трафике дешевле ISDN. Диапазон скоростей передачи - от 56 Кбит/с до 34 Мбит/с. Высокоскоростная линия SMDS дешевле, в расчете на переданный мегабайт, чем frame relay.

Например, выгоднее купить одну линию SMDS на 34 Мбит/с, нежели эквивалентные ей в совокупности 23 линии frame relay на 1,5 Мбит/с. Однако SMDS может оказаться в два раза дороже, чем frame relay, в тех ситуациях, когда последний сервис имеет каналы с аналогичной пропускной способностью.

3.7 Асинхронный режим передачи

ATM - это высокоскоростной сервис с коммутацией ячеек. Ожидается, что он заменит frame relay. В отличие от frame relay ATM предназначен для использования как в локальных, так и в глобальных сетях. ATM уже широко используется телефонными компаниями на внутренних коммуникациях, но для конечных пользователей это пока еще технология будущего. По мере снижения цен, роста требований к пропускной способности и "созревания" стандарта ATM будет становиться все более популярным. В настоящее время ATM предоставляется конечным пользователям только в виде постоянных виртуальных соединений.

Однопротокольная среда ATM и в локальных, и в глобальных сетях упрощает управление. Благодаря тому, что межсетевым устройствам не нужно переводить один протокол в другой, задержка невелика и предсказуема. Если сравнивать frame relay и ATM, то последняя, как технология передачи ячеек, лучше подходит для передачи видео и голоса. Пропускная способность составляет 45 Мбит/с и 155 Мбит/с. При большом объеме трафика пользователи будут платить меньше за переданный мегабайт, чем в случае frame relay и SMDS.

Пропускная способность менее 45 Мбит/с и более 155 Мбит/с не предлагается, и несмотря на быстрое падение цен, стоимость оборудования ATM по-прежнему остается высокой. Например, маршрутизатор для ATM стоит дороже эквивалентного маршрутизатора для frame relay, и плата

ATM для микрокомпьютера стоит больше, чем плата Fast Ethernet.

3.8 Синхронная оптическая сеть

SONET - это высокоскоростной отказоустойчивый сервис для волоконно-оптического кабеля, причем используется он исключительно во внутренних сетях операторов связи для передачи трафика frame relay, ATM, SMDS, ISDN и Switched 56.

Только небольшое число крупных заказчиков арендуют средства SONET напрямую. SONET реализуется обычно при помощи мультиплексора с несколькими портами ATM со стороны абонента и одним портом SONET со стороны общедоступной сети.

SONET обеспечивает скорость передачи данных в 51,84 Мбит/с (ОС-1), 155 Мбит/с (ОС-3), 622 Мбит/с (ОС-12), 2,488 Гбит/с (ОС-48) и в некоторых случаях даже 4,96 Гбит/с (ОС-96).

Объединение нескольких потоков ATM в один канал чревато в случае сбоя катастрофическими последствиями. Сети SONET реализуются обычно как отказоустойчивые кольца, поэтому опасность потери трафика минимальна, когда он достиг центрального офиса оператора связи. Если абонентский шлейф представляет собой линейный канал SONET, а не кольцо, то физически избыточный маршрут от помещений заказчика до центрального офиса предусмотреть, вероятно, стоит.

SONET гарантирует высокую доступность сети при конфигурации в виде отказоустойчивого кольца, поскольку SONET обеспечивает самовосстановление в течение 50 миллисекунд - т.е. так быстро, что высокоскоростной трафик даже не ощутит этого. Кроме того, SONET упрощает подключение к общедоступной сети - один интерфейс вместо нескольких.

Отрицательные стороны SONET - высокая стоимость установки и оборудования, а также чужеродность технологии для администраторов сетей.

Заключение

Итак, в заключение вышесказанного подведем итог и ответим на вопрос, что же такое для нас локальная и  глобальная компьютерные сети.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью – иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер – превосходный 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 случае – копировать информацию на дискеты. Одновременная обработка документа несколькими пользователями исключалась. Подобная схема работы называется работой в автономной среде.[5]

Интернет – это сеть, которая охватывает миллионы пользователей по всему миру. Эта сеть начала свою работу в 1969 году в качестве военного проекта. Она специально была спроектирована таким образом, чтобы остаться дееспособной даже в случае атомной войны. Информация, передаваемая через Internet, перемещается от одного компьютера к другому наиболее коротким путем. По этой причине, любые два компьютера останутся соединенными до тех пор, пока есть хотя бы один маршрут между ними.

Что же такое Интернет? Каждый пользователь Сети должен сам для себя ответить на этот вопрос. Для одних это любимая игрушка. Для других – инструмент ведения бизнеса. Для третьих  - единственная возможность общаться с Миром.

Благодаря Internet мы можем за считанные секунды послать письмо в самую дальнюю от меня точку, находясь в России, поговорить с коллегами в США и т.д. Сейчас возможно даже заказать понравившийся вам товар. Но по большей части Internet – это средство развлечения.

Люди узнают через Internet новости, слушают радио, смотрят на мир через глазки разбросанных по всему миру видеокамер, ходят в библиотеки и даже заочно обучаются в университетах других стран. Бесспорно, за Internet-будущее.

Следуя из того, какого прогресса смогли сетевые технологии достичь за последние годы, не трудно догадаться, что в ближайшее время скорость передачи данных по локальной сети будет только возрастат, чтобы удовлетворить растущие потребности пользователей по обмену информации. Привычный десяти- и стомегабитный Ethernet, долгое время занимающий главенствующие позиции, во всяком случае, глядя из России, активно вытесняется более современными и существенно более быстрыми технологиями передачи данных. Есть надежда, что в скором времени станет более доступной и приемлемой цена на оптоволоконный кабель - являющийся на сей день самым дорогим, но высокоскоростным и наиболее помехоустойчивым проводником; все дома станет объединять собственная локальная сеть, и надобность проводить в каждую квартиру выделенную линию, также останется позади.