Компьютерные сети

Компьютерная сеть - группа компьютеров и/или иных устройств, объединённых линиями связи, под управлением сетевого программного обеспечения, для обмена информацией и совместного использования ресурсов.

Линия связи - совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приёмнику.

[Канал связи - совокупность из всех использованных линий связи для передачи сигнала. Определение подразумевает, что канал должен состоять минимум из одной линии связи, но их может быть множество. Например: для передачи SMS сообщения с одного мобильного телефона на другой, сигнал пройдёт некоторое расстояние до ближайшей базовой станции используя радио линию связи (I), затем по кабелю сигнал пойдёт до базовой станции, наиболее близкой ко второму телефону (II), и в конце, снова по радио линии дойдёт до целевого телефона (III). Таким образом получится канал связи состоящий минимум из трёх линий связи.
Но, т.к. по одному и тому же кабелю могут идти сразу несколько различных сообщений для разных абонентов, то получается, что одна линия может быть включена сразу в несколько каналов связи. Из-за сложности восприятия разницы между линией и каналом связи их для упрощения считают одним и тем же понятием, хотя это и не правильно]

Задачи, для которых создаются сети:
- обмен информацией (файлами);
- коммуникация (общение);
- совместное использование ресурсов (единовременный доступ к базе данных или сетевому принтеру);
- доступ в интернет (использование одного из устройств сети в качестве шлюза для доступа в интернет);
- удалённое администрирование (управление и настройка ПК через сеть);
- распределённые вычисления (решение ресурсоёмких задач силами множества сетевых устройств, работающих параллельно);
- и т.д.

Некоторые характеристики сети

Диаметр сети - расстояние между двумя наиболее отдалёнными узлами сети.
Узлами называют оконечные устройства сети: компьютеры, смартфоны...

Сетевой трафик - объём информации, передаваемой через компьютерную сеть за определенный период времени.

60 Гб/мес

Пропускная способность канала связи- максимальный объем передаваемой информации за 1 секунду по каналу связи

100 Мбит/сек

Виды сетей

По территориальному признаку:

• Локальные;
• Региональные;
• Глобальные;

По каналу связи:

• Проводные;
• Беспроводные;

По способу управления:

• Одноранговые сети (децентрализованные);
• Сети на основе выделенного сервера (Клиент-сервер).

Клиент-серверная архитектура

Клиент-серверная архитектура - это вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. В качестве клиентов и серверов могут выступать не только устройства, но и приложения.

Сервер - очень мощный компьютер (или кластер) предоставляющий клиентам вычислительные ресурсы для решения задач.
Ресурсами могут выступать:
- процессорное время;
- память;
- дисковое пространство;
- сетевой принтер;
- файлы;
- базы данных;
- сетевое программное обеспечение;
- доступ к внешней сети;
- и т.д.

Исторически, для реализации многопользовательского доступа, к первым компьютерам (дорогостоящим мейнфреймам) подключали терминалы.

Терминал - конечная часть некой системы, которая обеспечивает связь с внешней средой. Первые терминалы это устройства ввода-вывода (чаще всего это монитор, клавиатура и интерфейс подключения). Если терминал имел память или мог производить простейшие вычисления, то его называли интеллектуальным терминалом.

В настоящее время используются два типа подключений в клиент-серверной архитектуре:

• Толстый клиент - основные вычисления производятся на машине клиента, данные могут хранится на сервере.

Черты устройства клиента:
- высокая стоимость;
- производительный;
- функциональный;
- может некоторое время работать автономно.

• Тонкий клиент - большая часть вычислений переносится на сервер.

Черты устройства клиента:
- низкая стоимость;
- минимальная производительность;
- минимальный функционал;
- не работает без сервера.

Топология компьютерной сети

Топология сети – способ соединения компьютеров в сеть

Виды топологий:

Кроме того, при наличии развитой сетевой инфраструктуры (большое количество абонентов) могут применятся следующие типы вещания:

Сетевое оборудование

Для организации работы сети может потребоваться следующее оборудование:

Кабели

Активное сетевое оборудование

Важно! Современное активное сетевое оборудование потеряло строгие характерные черты. Конкуренция принуждает производителей выпускать концентраторы с функциями коммутаторов и коммутаторы с функциями маршрутизаторов. Поэтому сейчас при выборе конкретно устройства важно читать его спецификации (паспорт).

Сетевой шлюз (Gateway) - устройство или ПО, осуществляющее передачу данных между различными сегментами сети.
Чаще всего шлюз устанавливают на стыке двух сетей, которые используют различные физические среды для передачи информации или различные протоколы. Шлюз конвертирует пакеты данных из одной формы представления в другую.
Примеры шлюзов: Wi-Fi-роутер, Смартфон в режиме точки доступа.

Межсетевой экран (Firewall, Брандмауэр) - устройство или ПО, осуществляющее фильтрацию сетевых пакетов на стыке между сетями.
Брандмауэр может ограничить доступ сотрудников к определённым Интернет-сервисам и запретить трафик извне.

Proxy-сервер - устройство управления входящим и исходящим трафиком устанавливаемое на границе между двумя сетями. Таким образом локальная сеть предприятия разделяется на интрасеть (внутреннюю, закрытую) и инфрасеть (внешнюю, открытую).
Позволяет:
- ограничивать доступ к сети предприятия извне для посторонних;
- представлять организацию в интернете и принимать на себя удар в случае попытки несанкционированного доступа;
- передавать запросы сотрудников к внешним ресурсам сети Интернет и возвращать требуемую информацию;
- ограничить доступ сотрудников к определённым внешним ресурсам;
- увеличивать скорость загрузки отдельных ресурсов за счёт внутреннего кэширования;
- анонимизаровать доступ конкретного пользователя к интернет ресурсу - извне будет виден только адрес самого прокси-сервера.

Отличия Шлюза, Межсетевого экрана и Proxy-сервера
1. Основная задача Шлюза - соединять две сети работающие на разных протоколах и/или использующие линии связи разной физической природы.
2. Основная задача Межсетевого экрана - фильтровать входящий и исходящий трафик между двумя сетями.
3. Основная задача Proxy-сервера - являться представителем локальной сети предприятия в интернете.
Домашний Wi-Fi маршрутизатор может быть шлюзом и включать в себя программный межсетевой экран, но иметь ещё и полноценные возможности Proxy-сервера технически сложно.



Вопросы для повторения:
Что такое сеть?
Какие преимущества и недостатки имеет Одноранговая сеть?
Какие преимущества и недостатки имеет сеть на основе Сервера (Клиент сервер)?
Вопросы повышенной сложности:
В чем отличие между Каналом и Линией связи?
Симплексная связь
Полудуплексная связь
Дуплексная связь
Схема маршрутизации (Типы передачи данных): Unicast | Anycast | Multicast | Broadcast
В чем отличие режима работы беспроводной сети Ad-hoc от Infrastructure