Тема 1 Введение в компьютерные сети Презентацию лекций разработал доцент кафедры оптимизации систем управления кафедры оптимизации систем управления Томского политехнического университета Томского политехнического университета Комагоров Владимир Петрович

Компьютерная сеть представляет собой комплекс распределенной компьютерной техники (компьютеров, программируемых контроллеров, устройств ввода-вывода информации и т.д.), соединенной между собой системой передачи данных, содержащей коммуникационное оборудование и каналы связи. В зависимости от территориального расположения, компьютерные сети подразделяются на локальные, региональные и глобальные.

Локальная компьютерная сеть (LAN) - это комплекс распределенной в пределах отдельных зданий и сооружений компьютерной техники, соединенной высокоскоростными цифровыми каналами связи. Характерной особенностью LAN является их упрощенная топология, т.е. пространственное расположение компьютерной техники и каналов связи. Типовыми топологиями являются шина (рис. 1), звезда (рис. 2), и кольцо (рис. 3). Упрощенная топология LAN, а также малая протяженность (несколько тысяч метров) обеспечили им высокую скорость передачи данных (более одного миллиарда бит в секунду).

Компьютер 1 Компьютер 2 Компьютер 3 Компьютер 4 Компьютер 5 (сервер) Рис. 1. Топология шина

Рис. 2. Топология звезда Компьютер 1Компьютер 3 Кмпьютер 2Компьютер 4 Компьютер 5 (Сервер)

Компьютер 1 Компьютер 3Компьютер 2 Компьютер 4 Компьютер 5 (Сервер) Рис. 3. Топология «кольцо»

Важной характеристикой LAN является технология передачи данных (метод доступа компьютера к каналу связи). В LAN в основном, применяются два метода: множественный доступ с контролем несущей и обнаружением столкновений (CSMA/CD) и маркерный метод доступа. При методе доступа CSMA/CD компьютер перед началом передачи слушает канал связи и определяет наличие несущей (физического сигнала, свидетельствующего о передачи данных другим компьютером). После исчезновения несущей, компьютер начинает передавать данные и одновременно слушает канал для обнаружения столкновения несущих, если другой компьютер пытается также передать данные.

Обнаружив столкновение, компьютер прекращает передачу и пытается возобновить ее через некоторый случайный промежуток времени. В LAN с маркерным методом доступа правом передавать данные обладает только один компьютер, в котором находится маркер. Маркер представляет собой специальное сообщение (пакет), который постоянно циркулирует в сети от одного компьютера к другому. Такой метод доступа гарантирует, что любой компьютер рано или поздно получит маркер и выполнит передачу данных. При этом сеть содержит средства восстановления маркера в случае его пропажи.

Примером LAN, в которой реализован метод доступа CSMA/CD, является сеть Ethernet. На основе маркерного метода доступа построены сети ARCNet и Token Ring. Региональные компьютерные сети (WAN) представляют собой объединение LAN предприятий и организаций, расположенных в пределах региона или области и связанных между собой разнообразными каналами передачи данных: кабельными, ВОЛС, радиоканалами, спутниковыми системами связи (ССС). WAN могут иметь произвольную топологию. Для объединения LAN применяются специальные устройства: мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Глобальные компьютерные сети (GAN) объединяют WAN, компьютерные сети стран, материков. Построение этих сетей выполняется строго в соответствии с международными стандартами. Примером глобальной сети является сеть Internet, которая соединила в себе национальные сети стран мира, содержит сотни миллионов компьютеров, обеспечивает удаленный доступ к мировым информационным ресурсам (в том числе, национальным библиотечным фондам), позволяет передавать и принимать сообщения в режиме "электронная почта" (E mail) абонентам, находящимся на разных материках.