Непрерывный обмен потоком информации между вычислительными устройствами возможен благодаря использованию цифровых каналов связи. Как устроена компьютерная сеть, на информатике в 9 классе рассматривают довольно поверхностно. Но существует несколько нюансов, без которых сложно организовать правильное построение и настройку каналов связи. Эта информация будет полезна для тех, кто будет готовить сообщение или доклад на рассматриваемую тему.
Общие сведения
С момента создания вычислительных машин одной из задач в развитии техники стала возможность организации их совместной работы. Развитие технологии заняло почти 50 лет. Первым прообразом компьютерной сети (КС) стало создание терминалов, обладающих отдельными устройствами ввода-вывода. С их помощью несколько вычислительных машин стало возможно соединить между собой. Это позволило объединить мощности устройств.
Но настоящий бум развития пришёлся на начало 70 годов XX века. Предприятия начали выпускать персональные компьютеры (ПК). Их уже могли позволить приобрести себе не только крупные корпорации, но и мелкие предприниматели, а затем и обычные пользователи. В это время министерство обороны США ставит задачу перед учёными объединить все компьютерные узлы в одну сеть. Достичь этого удалось использованием телефонных сетей и сложных протоколов.
В 1980 году ПК начали свободно продавать в торговых сетях США и Европы. Количество пользователей возрастало с каждым годом в несколько раз. Поэтому компания IBM, лидер на то время по производству компьютеров, разрабатывает сетевую архитектуру SNA, соответствующую стандарту X.25. Используемая технология имела высокий уровень коррекции ошибок.
С появлением новых операционных систем использование телефонных линий уже не могло обеспечить необходимую скорость передачи. Поэтому принцип работы был изменён. Вместо непрерывного потока информации компьютерные данные стали передаваться готовыми зашифрованными пакетами. Это позволило одновременно использовать один кабель для подключения множества пользователей.
В зависимости от вида передаваемого информационного потока КС условно можно разделить на два типа:
- Локальную — вычислительная линия, ограниченная количеством участвующих ПК. LAN — так принято обозначать этот тип кратко. Передача информации между компьютерами происходит при помощи маршрутизаторов, коммутаторов. При необходимости используются сервера.
- Глобальную — объединяет локальные сети и одиночные компьютеры. Постоянно меняется самими пользователями сети, число которых уже исчисляется миллионами. Основная особенность — отсутствие централизованного управления, то есть она не имеет официального владельца. По сути, это добровольное объединение различных сетей.
Связь компьютеров осуществляется с помощью проводных линий и беспроводного соединения. В первом случае используется оптический кабель или витая пара. Беспроводная связь строится на наборе стандартов IEEE 802.11 известных как Wi-Fi.
Организация и построение сети
Систему, обеспечивающую доступ к информации, ресурсам, периферии, связанную каналами передачи данных, называют компьютерной сетью. Она включает в себя программную и аппаратную часть. Первая состоит из прикладного обеспечения, использующего специальные протоколы. Это язык, с помощью которого между собой общаются компьютеры. Существует несколько его видов. В одной сети могут применяться одинаковые протоколы или разные, но поддерживающие совместную работу.
В первую очередь отличаются они между собой степенью защиты передаваемой информации, быстродействием, алгоритмом обработки исходных и целевых узлов. Из наиболее популярных можно отметить AppleTalk и TCP/IP. Первый является одноранговым протоколом и работает только под операционной системой Mac OS даже без использования серверов. Второй на сегодня самый популярный протокол. Именно он взят для использования Интернета. TCP/IP главный протокол семейства OS Windows.
В техническую часть КС входит:
- устройство — непосредственно вычислительная машина;
- хост-компьютер — ПК, подключённый к глобальной сети;
- сервер — выделенная персональная машина с установленным программным обеспечением, занимающаяся обработкой и распределением обменивающейся информации;
- маршрутизаторы, роутеры, свитчи — устройства, использующиеся как промежуточные станции со своим программным обеспечением, служащие для разветвления сети.
Для того чтобы обеспечить процесс передачи данных, каждому устройству, входящему в КС, присваивается своё имя. Называют его IP-адрес.
Кроме него для разделения сети на сегменты используют маску подсети. Она предназначена для выделения одноранговых сетей и не является частью IP-пакета.
Самая простая сеть состоит из двух ПК. Они могут быть подключены друг к другу напрямую проводом или использовать беспроводное соединение. На обеих машинах должен быть настроен протокол. В частности, указана одинаковая маска подсети и IP-адрес, отличающийся последним разрядом. Например, 10.203.20.1 и 10.203.20.2 .
Доклад на тему: «Компьютерная сеть»
Как устроена КС, нагляднее всего можно рассказать в докладе. Готовясь к сообщению, нужно использовать различные источники информации, конспекты, учебники, например книгу Семакина И. Г. по информатике. В реферате не следует применять сложные термины, усложняя восприятие рассказа. Сообщение должно быть рассчитано на уровень слушателей, для которых оно предназначено. Вот пример такого доклада.
Любая КС характеризуется топологией, то есть планом, на котором показывают физическое расположение вычислительных и коммутирующих устройств с указанием способа их соединения. Существует три типа подключения устройств:
- Шина — параллельное соединение всех участников сети. Это так называемая одноранговая связь. Линия здесь единственная, поэтому передача осуществляется по очерёдности. Информация поступает от каждого ПК ко всем остальным. Преимущество подключения — в использовании дешёвого оборудования. Из недостатков можно отметить сложность выявления повреждения при ремонте, ограничение длины связи.
- Кольцо — последовательное соединение компьютеров. Данные передаются по одной линии, следуя по замкнутой цепочке. Это устаревшая технология, в которой использовали коаксиальный кабель. Её главным недостатком была слабая надёжность. Выход из строя одного ПК или обрыв провода приводил к неработоспособности всей системы.
- Звезда — используется топология вида клиент-сервер. Все ПК подключаются к одному компьютеру — серверу. Весь обмен происходит через него. На сервере установлено программное обеспечение, анализирующее и направляющее потоки. На этой технологии работает глобальная сеть.
Устройство, которое позволяет обмениваться информацией, называют сетевым адаптером. У каждого такого блока имеется опознавательный код — МАС. Это уникальный аппаратный номер устройства, зависящий от производителя. При построении сетей используется витая пара, коаксиальный или оптический кабель. Последний способен передавать данные со скоростью 10 Гбит/с.
Локальная отличается от глобальной тем, что в ней нет единого центра управления. Каждый компьютер является равноправным участником сети. Идентификатор ПК (IP-адрес) позволяет находить адресата, чем и занимается программное обеспечение, присваивая и распределяя пакеты данных. Принцип их работы зависит от протокола обмена.
При необходимости соединить одну локальную подсеть с другой применяют шлюзы. Это устройства, предназначенные для объединения сетевых адаптеров, настроенных на работу с различными протоколами.
Пример презентации
Доклад лучше всего готовить в специализированных программах. Например, Microsoft PowerPoint. В презентации должны содержаться сведения о принципе организации КС с наглядными изображениями, дополняющими сообщение. Вот пример последовательности слайдов, рассчитанных на учащихся 9 классов:
- Компьютерная сеть — это организация подключения ПК и других устройств с целью обмена между ними информацией в режиме реального времени, то есть без использования дополнительных носителей информации.
- Классифицировать её можно по нескольким признакам: принадлежность, скорость, тип передачи.
- Схема соединения устройств называется топологией. Различают три вида соединения: шина, звезда, кольцо. На сегодняшнее время повсюду используют второй тип.
- Для организации простой сети необходимо использовать стандартизированный протокол передачи данных (уже содержится в операционной системе), физическое соединение с помощью сетевых адаптеров. В настройках протокола прописывается IP-адрес устройств и маска подсети. В более сложных случаях используется сервер и промежуточные устройства.
- Сервер считается главным компьютером. В сети их может быть несколько. В этом случае каждый отвечает за определённый контент.
- Интернет есть не что иное, как КС, объединяющая миллионы устройств. Эта глобальная сеть соединяет локальные, корпоративные и даже государственные сети различных масштабов. Ежедневно в ней работают более ста миллионов серверов, обеспечивающих подключение пользователей к базам данных.
- Настройкой работы сетей занимаются администраторы. В их задачи входит настройка и обеспечение безопасности локальной или корпоративной сети, информационная поддержка абонентов. Администратор имеет право ограничивать доступ к тем или иным ресурсам. Для этого создаётся доменная система.
- Из способов подключения к общей сети можно выделить: радиомодем, выделенный канал, спутниковую связь, оптоволоконную линию, ASDN.
Следует отметить, что в сообщении на тему о компьютерной сети нужно упомянуть и о протоколе TCP/IP. Его название происходит от объединения двух семейств Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP). Развитием занимается сообщество проектировщиков IETF. Программы, работающие с ним, используют собственные протоколы обмена. Например, HTTP — интернет-браузер, FTP — передача файлов, SMTP — электронная почта.
