Локально-вычислительные сети

Федеральное государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Ростовский юридический институт

Министерства  внутренних дел Российской Федерации»

Кафедра информационного  обеспечения ОВД

Научная работа:

«Локальные вычислительные сети».

 

 

 

 

Научный руководитель:

к.т.н. Ревин  С.Б.

Выполнил:

курсант 202 учебной группы

Алимова А. Н.

 

 

Ростов-на-Дону

2010 г

 

 

 

 

Содержание:

 

 

Введение.                                                                                                         2 стр.

 

1. История создания локальных вычислительных сетей.                          3 стр.

2) Понятие “локальная вычислительная сеть”.                                           7 стр. 

3) Методы  доступа.                                                                                      11 стр.

4) Протоколы передач данных в ЛВС.                                                        13 стр.

5) Виды топологий.                                                                                        17 стр.

 

 Заключение                                                                                                    22 стр.

 Список использованной литературы                                                           25 стр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

 

 

Компьютерные  сети и сетевые технологии обработки  информации стали основой для  построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать  не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

Уместно отметить, что современные компьютерные сети являются системой, возможности и  характеристики которой в целом  существенно превышают соответствующие  показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.

Прогресс в  развитии микропроцессорной техники  сделал ее доступной массовому потребителю, а высокая надежность, относительно низкая стоимость, простота общения  с пользователем-непрофессионалом в области вычислительной техники послужили основой для организации систем распределенной обработки данных, включающих от десятка до сотен ПК, объединенных в вычислительные сети.

Сравнительно  низкая стоимость, высокая производительность и простота эксплуатации ЛВС, оснащение современными операционными системами различного назначения, высокоскоростными средствами передачи данных, оперативной и внешней памятью большой емкости способствовали их быстрому распространению для автоматизации управленческой деятельности в учреждениях, на предприятиях, а также для создания на их основе информационных, измерительных и управляющих систем автоматизации технологических и производственных процессов.

 

 

1. История создания локальных вычислительных сетей.

 

 

Развитие компьютерных сетей, как и развитие многих других научных разработок, началось не с  выполнения задач потребителя, а  с задач обороны.

4 октября 1956 г. в СССР был запущен первый искусственный спутник Земли, президент США Эйзенхауэр созвал американских ученых, чтобы они объяснили Белому дому, как обеспечить превосходство США в науке и техническом развитии. Ученые предложили создать новую структуру внутри Министерства обороны, которая стала бы финансировать перспективные научные проекты. Понимая, что необходимо решить проблему сотрудничества ученых и Министерства обороны США, министр Нейл Мак-Элрой организовал новое агентство - Advanced Research Projects Agency (ARPA). Перед ним была поставлена задача заниматься космической проблематикой. Это агентство и стало генератором идей, приведших через десятилетие с лишним к созданию сети ARPANET, а затем ко всему последующему сетевому буму. ARPA функционировало как государственная исследовательская организация, не имевшая собственных лабораторий: оно финансировало исследования, проводившиеся в государственных и частных институтах и предполагавших использование в будущих военных приложениях. Компьютерные науки, только начавшие становление в это время, получили покровительство ARPA.

В 1961 г. работу, посвященную коммутации пакетов и послужившую темой для будущей диссертации опубликовал в Массачусетском технологическом институте Леонард Клейнрок (Leonard Kleinrock); это было первое упоминание о коммутации пакетов. Смысл этой технологии заключался в том, что при передаче информации на неопределенно большое расстояние в течение неопределенно большого времени через неопределенное количество промежуточных узлов блок передаваемого сообщения должен быть заключен в капсулу, содержащую все необходимые сведения о сообщении, чтобы любой промежуточный узел мог определить его дальнейшее направление, а приемный узел - принять и проверить целостность.

 

Начало же работ по непосредственному созданию локальных вычислительных сетей - ЛВС (LAN - Local Area Network) было положено в августе 1964 г., когда сотрудник корпорации RAND Пауль Баран опубликовал меморандум "On Distributed Communications: IX Security, Secrecy, and Tamper-Free Considerations", где впервые высказал идею построения распределенной сети передачи данных, не имеющей управляющего центра. Работы выполнялись по заказу ВВС США. Однако практическую реализацию идеи независимо от него осуществил три года спустя в Великобритании Дональд Дэвис (Donald Davies). В 1967 г. он создал первую в мире ЛВС в Национальной физической лаборатории Великобритании (British National Physics Laboratory).  К началу 70-х локальная сеть работала с пиковой скоростью 0,25 Мбит/с, обслуживая около 200 пользователей.

В США в 1968 г. в Лаборатории Белла исследователь В. Чу вводит термин "Asynchronous Time Division Multiplexing" - так зарождается технология ATM. В том же году Министерство обороны США одобрило черновой вариант стандарта MIL-STD-1553 - это был первый в мире стандарт на ЛВС. А в Швеции Олаф Содерблюм из IBM разработал сеть Token Ring.

Первая территориальная сеть (WAN - Wide Area Network) ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork) была создана под эгидой и финансированием организации ARPA (Advanced Research Projects Agency) - Агентство передовых исследовательских проектов в области обороны при Министерстве обороны США (DOD), это агентство  затем было переименовано в DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).   В декабре 1969 г.  были объединены четыре узла этой сети: UCLA - Центр испытаний сети, Станфордский исследовательский институт, университет Санта-Барбары и университет Юта. Через год их стало уже пятнадцать, и они использовали для обмена пакетами протокол NCP - Network Control Protocol.

Цель ARPANET состояла в том, чтобы дать возможность  подрядчикам, университетам и сотрудникам Министерства обороны, участвующим в исследованиях и разработках оборонного характера, поддерживать связь по компьютерным сетям и совместно использовать вычислительные ресурсы тех немногих на то время мощных компьютеров, которые находились в разных географических точках.

Спустя год, в 1970-м, на Гавайских островах Норман Абрамсон (Norman Abramson) создал сеть ALOHA - прообраз будущих  и Ethernet, и IEEE 802.11. Это была первая в  мире пакетная радиосеть, использовавшая удивительно простой метод доступа к среде передачи: пакеты передавались в эфир, когда в этом возникала необходимость. Если через какое-то время возвращалось посланное таким же простым методом подтверждение получения, то сообщение считалось доставленным. Если подтверждение не приходило, следовала повторная попытка передачи.

Первая ЛВС Ethernet, созданная  Бобом Меткалфом и Дэвидом  Боггсом в исследовательском  центре PARC (Palo Alto Research Centre) фирмы Xerox, работала со скоростью 2,944 Мбит/с и соединяла  друг с другом два компьютера. Эти  компьютеры имели собственные имена "Майкельсон" и "Морли" - по имени двух ученых (Michelson и Morley) XIX века, доказавших, что "эфира" (ether) не существует.

Позже Меткалф сформулировал  так называемый закон Меткалфа, служивший  верой и правдой, когда надо было обосновать необходимость создания ЛВС: стоимость ЛВС с ростом числа узлов растет линейно, а ценность - пропорционально квадрату числа узлов.

В 1977 г. в японские ученые М.Токоро (Mario Tokoro - в последующем вице-президент компании Sony) и К.Тамару (Kiichirou Tamaru) разработали способ использования Ethernet в радиоканале (Acknowledging Ethernet). В процессе передачи по радиоканалу невозможно осуществить прием информации, а значит, невозможно и установить, имела ли место коллизия. Авторы предложили по окончании приема информационного блока сообщения посылать в ответ небольшой пакет подтверждения. Отсутствие такого подтверждения и должно было говорить о коллизии. Эта работа стала первой ступенькой к современным радио ЛВС IEEE 802.11 и IEEE 802.15.

В 1979 г. в США три фирмы - Xerox, DEC и Intel - объединили свои усилия, чтобы стандартизовать Ethernet. Произошло это при посредничестве Боба Меткалфа, который считает это объединение даже более важной своей заслугой, чем изобретение самой Ethernet. Аргументы, "добившие" конкурирующие стороны, были просты: объединение усилий для стандартизации многократно увеличивало общий сбыт изделий и повышало прибыль каждой компании.

4 июля того же 1979 г. Боб Меткалф с помощью фирмы DEC основал компанию 3Com (тройная аббревиатура от COMputer COMmunications COMpability - совместимость компьютерных коммуникаций). В задачу компании входило производство сетевого оборудования, соответствующего будущему стандарту Ethernet.

В 1975 году экспериментальную  сеть объявили рабочей, причем ответственность за нее была возложена на DCA (Агентство Оборонной связи США). Одновременно, специалисты занялись разработкой основ TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — Протоколы управления процессом передачи/Internet-протокол) основных протоколов, широко используемых в наше время.

Совместный труд DEC, Intel и Xerox завершился 30 сентября 1980 г. опубликованием работы по стандартизации Ethernet, первого  варианта этого стандарта.

 

 

 

 

2. Понятие “локальная вычислительная сеть”.

 

 

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть, сленг. локалка; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. С другой стороны, проще говоря, компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование  ресурсов и осуществление интерактивной  связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем.

 Возможности,  которые открывает ЛВС:

- Обмен информацией между членами сети: документами, фильмами, играми, музыкой, программами и т.д. Скорость современных сетевых адаптеров позволяет совершенно свободно смотреть фильмы и слушать музыку с удалённого компьютера, даже не переписывая их себе на жесткий диск, а если это вдруг потребуется, то гигабайт данных можно переписать всего за 5-15 минут, в зависимости от скорости сети. Фактически, все компьютеры вашей сети объединяются в единую систему, что позволяет на порядок повысить интенсивность обмена информацией, к тому же очень удобно иметь постоянное соединение при совместной работе над каким-либо проектом (разработка web-сайтов, видеороликов, программного обеспечения и т.д.).

- Возможность совместно использовать такое оборудование как принтеры, CD-RW/DVD/DVD-RW. Единственное ограничение - согласие владельца устройства на его использование, кроме того, вам все равно придется зайти за отпечатанными листами/дисками. Если все компьютеры находятся в пределах одного помещения, то все намного проще.

- Совместное использование и оплата канала доступа в интернет. 
Когда канал доступа в интернет достаточно широк - выделенная линия или ADSL, то даже при одновременном доступе большого количества пользователей ощутимого падения скорости не произойдет. При этом ваш телефон будет совершенно свободен, а для тех, у кого нет телефона, это вообще практически единственная возможность получить доступ в Сеть. Даже если у вас нет ресурсов на покупку выделенного канала, можно совместно использовать модемы.

- Совершенно новый уровень общения (Голосовая связь, видео и чат) - 
это скорее не достоинство, а само собой вытекающее следствие из прокладки сети, ведь членам сети нужно как-то общаться между собой, а для этого есть множество программ. Использование, микрофонов и дешевых Web-камер позволяет легко осуществлять видеосвязь друг с другом.

-  Мультиплатформность - с помощью ЛВС можно объединять компьютеры разных видов (Например: PC и Macintosh) и с любыми операционными системами поддерживающими протокол TCP/IP. (Разные версии Windows, Linux, и.т.д.).

- Распределенные вычисления - если вы работаете в 3DMax, Maya или любой другой подобной программе, вы сможете использовать сетевой рендерениг (когда над сценой работают все машины, объединенные в сеть) и во много раз ускорить скорость обработки кадров, особенно это важно при работе с рендеренными видеороликами высокого качества. Работа, ранее занимавшая несколько дней, будет выполняться за часы.