Тема 6: Компьютерные сети. Принципы построения и аппаратные компоненты компьютерных сетей. Сетевые протоколы

 

Тема 6: Компьютерные сети. Принципы построения и аппаратные компоненты компьютерных сетей. Сетевые протоколы

Компьютерная сеть — это группа (два и более) компьютеров, соединенных каналами передачи данных.

Компьютерные сети обеспечивают:

— быстрый обмен данными;

— совместное использование ресурсов (сканеров, модемов, принтеров и т. д.);

— совместное использование программного обеспечения и баз данных;

— совместную работу пользователей над некоторым заданием и проектом;

— возможность удаленного управления компьютерами.

 

В зависимости от выполняемых в сети функций различают компьютеры-серверы и компьютеры-клиенты:

1.                 Сервер — это компьютер, предоставляющий доступ к собственным ресурсам или управляющий распределением ресурсов сети.

2.                 Клиент-компьютер, использующий ресурсы сервера.

По территориальному признаку сети разделяются на локальные и глобальные. Локальные сети — это сети, состоящие из близко расположенных компьютером (сеть здания, помещения и т. д.).

Глобальные сети — это сети, охватывающие большие территории и включающие большое число компьютеров.

По архитектуре различают: одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

Одноранговые сети — это сети, в которых каждый может представлять свои ресурсы другим компьютерам сети и использовать другие.

Сети с выделенным сервером — это сети, в которых один или несколько компьютеров являются серверами, а все остальные — клиентами.

Компьютерные сети могут разделяться по скорости передачи данным. Пропускная способность сети — это максимальное количество бит, которые могут быть переданы за одну секунду.

Давайте рассмотрим локальные сети. Во многом большинство характеристик локальных сетей определяется конфигурацией или топологией сетей. Топология — это конфигурация сети, способ соединения ее элементов друг с другом.

Чаще всего используются следующие топологии сетей:

1.                 Шинная топология. Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю.

2.                 Кольцевая топология. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.

3.                 Радиальная топология. Каждый компьютер через специальные сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству.

4.                 Древовидная топология. Образуется соединением между собой несколькими звездообразных топологий.

Локальные сети ориентированы прежде всего на сравнительно небольшое количество компьютеров.

Что же касается глобальных сетей, то она ориентирована на обслуживание неограниченного круга пользователей. Самый впечатляющий пример глобальной сети — это ИНТЕРНЕТ.

Сетевой протокол — это стандартизированный набор правил, определяющий, как сетевые устройства (компьютеры, маршрутизаторы и т.д.) обмениваются данными. Эти протоколы обеспечивают совместную работу различных систем, определяя формат сообщений, порядок их передачи и алгоритмы взаимодействия. Наиболее распространенными моделями для классификации протоколов являются модель OSI и стек TCP/IP, на основе которого работает интернет. 

Основные функции сетевых протоколов

·                     Стандартизация коммуникаций: 

Протоколы устанавливают единые правила для всех участников сети, позволяя им понимать друг друга независимо от аппаратного или программного обеспечения. 

·                     Обмен данными: 

Они определяют структуру и формат передаваемых сообщений, а также последовательность их отправки и получения. 

·                     Управление потоком: 

Некоторые протоколы управляют скоростью и объемом передаваемых данных, чтобы предотвратить перегрузку сети. 

·                     Обнаружение и исправление ошибок: 

Протоколы включают механизмы для выявления и устранения ошибок, возникающих при передаче данных, обеспечивая их целостность. 

Основные типы сетевых протоколов

Сетевые протоколы можно классифицировать по уровню их функционирования в рамках моделей OSI или TCP/IP. 

·                     TCP (Transmission Control Protocol): 

Протокол транспортного уровня, обеспечивающий надежную и упорядоченную доставку данных, используется для почты и файлообмена. 

·                     UDP (User Datagram Protocol): 

Протокол транспортного уровня, использующий ненадежную передачу данных, применяется для потокового аудио и видео (стриминга) и IP-телефонии. 

·                     IP (Internet Protocol): 

Протокол сетевого уровня, отвечающий за адресацию и маршрутизацию данных в глобальной сети. 

·                     HTTP (Hypertext Transfer Protocol): 

Протокол прикладного уровня для передачи гипертекстовых данных, используемый для доступа к веб-сайтам. 

·                     FTP (File Transfer Protocol): 

Протокол прикладного уровня, предназначенный для передачи файлов между клиентом и сервером. 

·                     DNS (Domain Name System): 

Протокол, преобразующий доменные имена (например, google.com) в IP-адреса. 

 Примеры использования

·                     Интернет: 

Протоколы семейства TCP/IP являются основой работы интернета, позволяя получать доступ к сайтам, использовать онлайн-сервисы и отправлять электронную почту. 

·                     IP-телефония и видеоконференции: 

Протоколы RTP и RTCP используются для передачи аудио и видео в реальном времени. 

·                     «Умный дом» и IoT: 

Протоколы позволяют различным устройствам взаимодействовать друг с другом в сети.