Как называется дальняя дистанционная связь между компьютерами по линиям связи различных видов

Обновлено: 03.07.2024

1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

1.2. Основные проблемы построения сетей

В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Внутри компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или оптических сигналов называется кодированием. Существуют различные способы кодирования двоичных цифр 1 и 0, например, потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю — другой, или импульсный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности.

В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное кодирование дискретных данных, а также специфический способ представления данных, который никогда не используется внутри компьютера, — модуляцию (рис.1). При модуляции дискретная информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает линия связи.

Рис. 1. Примеры представления дискретной информации

Потенциальное или импульсное кодирование применяется на каналах высокого качества, а модуляция на основе синусоидальных сигналов предпочтительнее в том случае, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы. Обычно модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналоговые телефонные каналы связи, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому плохо подходят для непосредственной передачи импульсов.

Для сокращения стоимости линий связи в сетях обычно стремятся к сокращению количества проводов и из-за этого используют не параллельную передачу всех бит одного байта или даже нескольких байт, как это делается внутри компьютера, а последовательную, побитную передачу, требующую всего одной пары проводов.

Еще одной проблемой, которую нужно решать при передаче сигналов, является проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы, отличающейся от формы импульсов данных.

Несмотря на предпринимаемые меры — выбор соответствующей скорости обмена данными, линий связи с определенными характеристиками, способа синхронизации приемника и передатчика, — существует вероятность искажения некоторых бит передаваемых данных. Для повышения надежности передачи данных между компьютерами часто используется стандартный прием — подсчет контрольной суммы и передача ее по линиям связи после каждого байта или после некоторого блока байтов. Часто в протокол обмена данными включается как обязательный элемент сигнал-квитанция, который подтверждает правильность приема данных и посылается от получателя отправителю.

Задачи надежного обмена сигналами в вычислительных сетях решает определенный класс оборудования. В локальных сетях это сетевые адаптеры, а в глобальных сетях — аппаратура передачи данных, к которой относятся устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию дискретных сигналов, — модемы. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, проверяет правильность передачи по контрольной сумме и может выполнять некоторые другие операции. Сетевые адаптеры рассчитаны на работу с определенной передающей средой — коаксиальным кабелем, витой парой, оптоволокном и т. п. Каждый тип передающей среды обладает определенными электрическими характеристиками, влияющими на способ использования данной среды, и определяет скорость передачи сигналов, способ их кодирования и некоторые другие параметры.

При объединении в сеть трех и более компьютеров возникает целый комплекс новых проблем.

В первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, то есть топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам — физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Необходимо заметить, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Полносвязная топология (рис. 2, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным, поскольку для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются в основном в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология ( mesh ) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рис. 2, б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Общая шина (рис. 2, в) является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме « монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология звезда (рис. 2, г ). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной — существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи. К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством его портов. Иногда имеет смы сл стр оить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (рис. 2, д ). В настоящее время такая иерархическая звезда или древовидная топология является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

Рис. 2. Типовые топологии сетей

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией (рис. 3).

Рис. 3. Смешанная топология

Только в сети с полносвязной топологией для соединения каждой пары компьютеров имеется отдельная линия связи, во всех остальных случаях неизбежно возникает вопрос о том, как организовать совместное использование линий связи несколькими компьютерами сети.

В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые ( shared ), когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами. В случае применения разделяемых линий связи (часто используется также термин разделяемая среда передачи данных — shared media ) возникает комплекс проблем, связанных с их совместным использованием, который включает как чисто электрические проблемы обеспечения нужного качества сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приемников и передатчиков, так и логические проблемы разделения во времени доступа к этим линиям.

Сеть с разделяемой средой при большом количестве узлов будет работать всегда медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи, так как пропускная способность индивидуальной линии связи достается одному компьютеру, а при ее совместном использовании — делится на все компьютеры сети. Часто с такой потерей производительности мирятся ради увеличения экономической эффективности сети.

Рис. 4. Индивидуальные и разделяемые линии связи в сетях

на основе коммутаторов

Еще одной новой проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения предъявляются несколько требований.

Так как все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удобен. А чтобы не возникало путаницы, и компьютер всегда однозначно определялся своим адресом, используются специальные вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

В настоящее время наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов:

· Аппаратные ( hardware ) адреса . Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типичным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера локальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоичного или шестнадцатеричного значения, например 0081005е24а8. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, так как они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генерируются автоматически при каждом новом запуске оборудования, причем уникальность адреса в пределах сети обеспечивает оборудование. Помимо отсутствия иерархии, использование аппаратных адресов связано еще с одним недостатком — при замене аппаратуры, например, сетевого адаптера, изменяется и адрес компьютера. Более того, при установке нескольких сетевых адаптеров у компьютера появляется несколько адресов, что не очень удобно для пользователей сети.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, которой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью централизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например, символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необходимо обменяться данными.

Компьютерная сеть - это группа компьютеров, связанных друг с другом, что позволяет компьютеру взаимодействовать с другим компьютером и обмениваться своими ресурсами, данными и приложениями.

Компьютерная сеть может быть классифицирована по размеру. Компьютерные сети в состоят основном из четырех типов :

LAN (локальная сеть)

PAN (Персональная сеть)

MAN (столичная сеть)

WAN (глобальная сеть)

LAN (локальная сеть)

Локальная сеть - это группа компьютеров, соединенных друг с другом в небольшой области, такой как здание, офис.

Локальная сеть используется для подключения двух или более персональных компьютеров через среду связи, такую как витая пара, коаксиальный кабель и т. Д.

Это дешевле, так как он построен на недорогом оборудовании, таком как хабы , сетевые адаптеры и кабели Ethernet.

Данные передаются с чрезвычайно высокой скоростью в локальной сети.

Локальная сеть обеспечивает более высокий уровень безопасности.

PAN (Персональная сеть)

Персональная сеть - это сеть, обычно организованная в радиусе 10 метров.

Персональная сеть используется для подключения компьютерных устройств личного пользования и называется Персональная сеть.

Томас Циммерман был первым научным сотрудником, предложившим идею персональной сети.

К персональным компьютерным устройствам, которые используются для создания персональной сети, относятся ноутбук, мобильные телефоны, медиаплеер и игровые приставки.

Существует два типа персональных сетей:

Проводная персональная сеть

Беспроводная Персональная Сеть

Беспроводная персональная сеть.

Беспроводная персональная сеть разработана с использованием простых беспроводных технологий, таких как WiFi, Bluetooth. Это сеть низкого радиуса действия.

Проводная персональная сеть.

Проводная персональная сеть создается с помощью USB и других проводов.

Примеры персональных сетей.

Сеть Области Тела

Сеть Области Тела - это сеть, которая движется вместе с человеком. Например , мобильная сеть движется с человеком. Именно по этому сети мобильные называются сотовые. Предположим, что человек устанавливает сетевое соединение, а затем создает соединение с другим устройством для обмена информацией.

Автономная сеть.

Автономная сеть может быть создана внутри дома, поэтому ее также называют домашней сетью . Домашняя сеть предназначена для интеграции таких устройств, как принтеры, компьютер, телевизор, но они не подключены к Интернету.

Малый домашний офис.

Используется для подключения различных устройств к Интернету и корпоративной сети с использованием VPN

MAN (столичная сеть)

Городская сеть - это сеть, охватывающая большую географическую область путем соединения другой локальной сети в большую сеть.

Государственные органы используют MAN для связи с гражданами и частными предприятиями.

В MAN различные локальные сети соединены друг с другом через телефонную линию и более высокоскоротными петодами - такие как оптоволоконные кабели.

Наиболее распространенными протоколами в MAN являются RS-232, Frame Relay, ATM, ISDN, OC-3, ADSL и т. Д.

Он имеет более высокий диапазон, чем локальная сеть (LAN).

Использование столичной сети.

MAN используется в общении между банками в городе.

Это может быть использовано при бронировании авиабилетов.

Он может быть использован в школе, в институте.

Он также может быть использован для общения в армии.

WAN (глобальная сеть)

Глобальная сеть - это сеть, охватывающая большую географическую область, такую как штаты, округа или страны.

Глобальная сеть - это сеть намного больше, чем MAN.

Глобальная сеть не ограничена одним местоположением, но охватывает большую географическую область через телефонную линию, оптоволоконный кабель или спутниковую связь.

Интернет - одна из самых больших сетей WAN в мире.

Глобальная сеть широко используется в сфере бизнеса, государственного управления и образования.

Примеры глобальной сети.

Мобильная широкополосная связь.

Сеть 4G широко используется в регионе или стране.

Частная сеть.

Банк предоставляет частную сеть, которая соединяет 44 офиса. Эта сеть создана с использованием телефонной линии или более высокоскоростного соединения, предоставленной телекоммуникационной компанией.

Преимущества глобальной сети.

Глобальная сеть обеспечивает большую географическую зону. Предположим, если филиал нашего офиса находится в другом городе, тогда мы можем связаться с ними через WAN. Интернет предоставляет выделенную линию, через которую мы можем соединиться с другим филиалом.

В случае сети WAN данные централизованы. Поэтому нам не нужно покупать электронные письма, файлы или резервные серверы.

Получение обновленных файлов.

Компании-разработчики работают на живом сервере. Таким образом, программисты получают обновленные файлы в течение нескольких секунд.

Совместное использование программного обеспечения и ресурсов.

В сети WAN мы можем делиться программным обеспечением и другими ресурсами, такими как жесткий диск и оперативная память.

Мы можем вести бизнес через Интернет по всему миру.

Высокая пропускная способность.

Если мы используем выделенные линии для нашей компании, это дает высокую пропускную способность. Высокая пропускная способность увеличивает скорость передачи данных, что, в свою очередь, повышает производительность нашей компании.

Недостатки глобальной сети.

Сеть WAN имеет больше проблем безопасности по сравнению с сетью LAN и MAN, поскольку все технологии объединены вместе, что создает проблему безопасности.

Требуется брандмауэр и антивирусное программное обеспечение.

Данные передаются через Интернет, которые могут быть изменены или взломаны хакерами, поэтому необходимо использовать брандмауэр. Некоторые люди могут внедрить вирус в нашу систему, поэтому для защиты от такого вируса необходим антивирус.

Высокая стоимость установки.

Стоимость установки сети WAN высока, так как включает в себя покупку маршрутизаторов, коммутаторов.

Оно охватывает большую площадь, поэтому решение проблемы затруднено.

Межсетевая сеть определяется как две или более компьютерных сетей LAN или WAN или сегменты компьютерной сети, соединенные с помощью устройств, и они конфигурируются с помощью локальной схемы адресации. Этот процесс известен как межсетевое взаимодействие .

Взаимосвязь между публичными, частными, коммерческими, промышленными или государственными компьютерными сетями также может быть определена как межсетевое взаимодействие .

Межсетевое взаимодействие использует интернет-протокол .

Эталонной моделью, используемой для межсетевого взаимодействия, является Open System Interconnection (OSI) .

Типы Интернет:

1. Экстранет.

Экстранет - это сеть связи, основанная на интернет-протоколе, таком как протокол управления передачей и интернет-протокол (TCP/IP). Используется для обмена информацией. Доступ к экстрасети ограничен только теми пользователями, которые имеют учетные данные для входа. Экстранет - это самый низкий уровень межсетевого взаимодействия. Его можно отнести к категории MAN , WAN или других компьютерных сетей. Экстрасеть не может иметь одну локальную сеть , по крайней мере, она должна иметь одно соединение с внешней сетью.

Интранет - это частная сеть, основанная на интернет-протоколе, таком как протокол управления передачей и интернет-протокол (TCP/IP) . Интранет принадлежит организации, которая доступна только ее сотруднику или сотрудникам. Основная цель интранета - обмен информацией и ресурсами между сотрудниками организации. Интранет предоставляет возможность работать в группах и проводить телеконференции.

Преимущества интранета.

Обеспечивает дешевое и простое общение. Сотрудник организации может общаться с другим сотрудником по электронной почте, в чате.

Информация в интрасети передается в режиме реального времени, поэтому экономится время.

Сотрудничество является одним из важнейших преимуществ интранета. Информация распространяется среди сотрудников организации и может быть доступна только авторизованному пользователю.

Это нейтральная архитектура, поскольку компьютер может быть подключен к другому устройству с другой архитектурой.

Люди могут просматривать данные и документы с помощью браузера и распространять дубликаты по внутренней сети. Это приводит к снижению стоимости.

Одна из основных потребностей человека – потребность в общении. Универсальным средством общения являются коммуникации, обеспечивающие передачу информации с помощью современных средств связи, включающих компьютер.

Общая схема передачи информации такова:

источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Передача информации между компьютерами существует с самого момента возникновения ЭВМ. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.

Под компьютерной сетью понимают комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для обмена информацией и доступа пользователей к единым ресурсам сети.

Основное назначение компьютерных сетей - обеспечить совместный доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и ресурсам (жесткие диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы, выход в глобальную сеть и т.д.).

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию.

Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, промышленные роботы, станки с ЧПУ (станки с числовым программным управлением) и т.д. Любой абонент сети подключён к станции.

Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации.

Для организации взаимодействия абонентов и станции необходима физическая передающая среда.

Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.

Одной из основных характеристик линий или каналов связи является скорость передачи данных (пропускная способность).

Скорость передачи данных - количество бит информации, передаваемой за единицу времени.

Обычно скорость передачи данных измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с.

Соотношения между единицами измерения:

1 Кбит/с =1024 бит/с;

1 Мбит/с =1024 Кбит/с;

1 Гбит/с =1024 Мбит/с.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть.

Таким образом, компьютерная сеть – это совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

По типу используемых ЭВМ выделяют однородные и неоднородные сети. В неоднородных сетях содержатся программно несовместимые компьютеры (чаще так и бывает на практике).

По территориальному признаку сети делят на локальные и глобальные.

Локальные сети (LAN, Local Area Network) объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории, обычно не более 2–2.5 км.

Локальные компьютерные сети позволят организовать работу отдельных предприятий и учреждений, в том числе и образовательных, решить задачу организации доступа к общим техническим и информационным ресурсам.

Глобальные сети (WAN, Wide Area Network) объединяют абонентов, расположенных друг от друга на значительных расстояниях: в разных районах города, в разных городах, странах, на разных континентах (например, сеть Интернет).

Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные компьютерные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Локальная сеть, глобальная сеть.

Основные компоненты коммуникационной сети:

средства передачи (физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу информации).

Топология локальных сетей

Очень важным является вопрос топологии локальной сети.

Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.

Существует три основных вида топологии сети: шина, звезда и кольцо.

Согласно этой топологии создается одноранговая сеть. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная.

простота добавления новых узлов в сеть (это возможно даже во время работы сети);

сеть продолжает функционировать, даже если отдельные компьютеры вышли из строя;

недорогое сетевое оборудование за счет широкого распространения такой топологии.

сложность сетевого оборудования;

сложность диагностики неисправности сетевого оборудования из-за того, что все адаптеры включены параллельно;

обрыв кабеля влечет за собой выход из строя всей сети;

ограничение на максимальную длину линий связи из-за того, что сигналы при передаче ослабляются и никак не восстанавливаются.

Звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.

Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится очень большая нагрузка, поэтому он предназначен только для обслуживания сети.

выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети;

простота используемого сетевого оборудования;

все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети, локализовать неисправности сети путем отключения от центра тех или иных периферийных устройств;

не происходит затухания сигналов.

выход из строя центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной;

жесткое ограничение количества периферийных компьютеров;

значительный расход кабеля.

Кольцо (ring), при котором каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута. Особенностью кольца является то, что каждый компьютер восстанавливает приходящий к нему сигнал, поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами.

Весь материал - в документе.

Содержимое разработки

Тема: Передача информации между компьютерами. Проводная и беспроводная связь.

Общая схема передачи информации такова:

источник информации - канал связи - приемник (получатель) информации

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию.

Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации.

Для организации взаимодействия абонентов и станции необходима физическая передающая среда.

Скорость передачи данных - количество бит информации, передаваемой за единицу времени.

Обычно скорость передачи данных измеряется в битах в секунду (бит/с) и кратных единицах Кбит/с и Мбит/с.

Соотношения между единицами измерения:

1 Кбит/с =1024 бит/с;

1 Мбит/с =1024 Кбит/с;

1 Гбит/с =1024 Мбит/с.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть.
Таким образом, компьютерная сеть – это совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

По территориальному признаку сети делят на локальные и глобальные.

Локальная сеть, глобальная сеть.

Основные компоненты коммуникационной сети:

Топология локальных сетей

Очень важным является вопрос топологии локальной сети.

Существует три основных вида топологии сети: шина, звезда и кольцо.

Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам. Согласно этой топологии создается одноранговая сеть. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, так как линия связи единственная.

простота добавления новых узлов в сеть (это возможно даже во время работы сети);

сеть продолжает функционировать, даже если отдельные компьютеры вышли из строя;

недорогое сетевое оборудование за счет широкого распространения такой топологии.

сложность сетевого оборудования;

обрыв кабеля влечет за собой выход из строя всей сети;

Звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который ложится очень большая нагрузка, поэтому он предназначен только для обслуживания сети.

выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети;

простота используемого сетевого оборудования;

не происходит затухания сигналов.

выход из строя центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной;

жесткое ограничение количества периферийных компьютеров;

значительный расход кабеля.

легко подключить новые узлы, хотя для этого нужно приостановить работу сети;

большое количество узлов, которое можно подключить к сети (более 1000);

высокая устойчивость к перегрузкам.

выход из строя хотя бы одного компьютера нарушает работу сети;

обрыв кабеля хотя бы в одном месте нарушает работу сети.

В отдельных случаях при конструировании сети используют комбинированную топологию. Например, дерево (tree) - комбинация нескольких звезд.

Каждый компьютер, который функционирует в локальной сети, должен иметь сетевой адаптер(сетевую карту). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сигналов, распространяемых по кабелям связи. Кроме того, компьютер должен быть оснащен сетевой операционной системой.

При конструировании сетей используют следующие виды кабелей:

неэкранированная витая пара. Максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные этим кабелем, достигает 90 м. Скорость передачи информации - от 10 до 155 Мбит/с; экранированная витая пара. Скорость передачи информации - 16 Мбит/с на расстояние до 300 м.

коаксиальный кабель. Отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 2-44 Мбит/с;

волоконно-оптический кабель. Идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, позволяет передавать информацию на расстояние до 10 000 м со скоростью до 10 Гбит/с.

Понятие о глобальных сетях

Теперь поговорим о глобальных сетях.

Глобальная сеть – это объединения компьютеров, расположенных на удаленном расстоянии, для общего использования мировых информационных ресурсов. На сегодняшний день их насчитывается в мире более 200. Из них наиболее известной и самой популярной является сеть Интернет.

В отличие от локальных сетей в глобальных сетях нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый компьютер имеет уникальный идентификатор, что позволяет "проложить к нему маршрут" для доставки информации. Обычно в глобальной сети объединяются компьютеры, работающие по разным правилам (имеющие различную архитектуру, системное программное обеспечение и т.д.). Поэтому для передачи информации из одного вида сетей в другой используются шлюзы.

Протокол обмена - это набор правил (соглашение, стандарт), определяющий принципы обмена данными между различными компьютерами в сети.

Протоколы условно делятся на базовые (более низкого уровня), отвечающие за передачу информации любого типа, и прикладные (более высокого уровня), отвечающие за функционирование специализированных служб.

Главный компьютер сети, который предоставляет доступ к общей базе данных, обеспечивает совместное использование устройств ввода-вывода и взаимодействия пользователей называется сервером. Компьютер сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает называется клиентом (часто его еще называют рабочей станцией).

Для работы в глобальной сети пользователю необходимо иметь соответствующее аппаратное и программное обеспечение.

Программное обеспечение можно разделить на два класса:

программы-серверы, которые размещаются на узле сети, обслуживающем компьютер пользователя;

программы-клиенты, размещенные на компьютере пользователя и пользующиеся услугами сервера.

Глобальные сети предоставляют пользователям разнообразные услуги: электронная почта, удаленный доступ к любому компьютеру сети, поиск данных и программ и т.д.

Любой канал связи имеет ограниченную пропускную способность, это число ограничивается свойствами аппаратуры и самой линии (кабеля). Объём переданной информации I вычисляется по формуле:

где q- пропускная способность канала (бит/с)

t-время передачи (сек)

Какой объем информации можно передать за 10 мин по каналу с пропускной способностью 5 кбайт/с

Передача данных через ADSL- заняла 5 минут. За это время был передан файл, размер которого 3000 Кбайт. Определите минимальную скорость (бит/с) (пропускную способность канала), при которой такая передача возможна.

Какое количество байтов будет передаваться за 1 секунду. По каналу с пропускной способностью 100 Мбит/с?

Через ADSL-соединение файл размером 2500 Кбайт передавался 40 секунд. Сколько секунд потребуется для передачи файла размером 2750 Кбайт.

Модем передаёт данные со скоростью 56 Кбит/сек. Передача текстового файла заняла 4,5 минут. Определите, сколько страниц содержал переданный текст, если известно, что он был представлен в кодировке Unicode, а на одной странице – 3072 символа.

а) Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128000бит/с.Через данное соединение передают файл размером 625кбайт. Определите время передачи файла в секундах.

б) Передача данных через ADSL- заняла 2 минуты. За это время был передан файл, размер которого 3750Кбайт. Определите минимальную скорость (бит/с), при которой такая передача возможна.

-75%

Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом.

Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи. Нужно еще добиться того, чтобы они "понимали" друг друга.

Основная цель сети – обеспечить пользователей потенциальную возможность совместного использования ресурсов сети. Ресурсами сети называют информацию, программы и аппаратные средства.

Преимущества работы в сети:

Разделение дорогостоящих ресурсов – совместное использование периферийных устройств (лучше и дешевле купить один дорогой, но хороший и быстродействующий принтер и использовать его как сетевой чем к каждому компьютеру покупать дешевые, но плохие принтеры), разделение вычислительных ресурсов (возможность использования удаленного запуска программ).
Совершенствование коммуникаций (доступ к удаленным БД, обмен информации)
улучшение доступа к информации
свобода в территориальном размещении компьютеров

Физическая среда передачи данных – может представлять собой кабель, т.е набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на:

Кабельные

Радиоканалы наземной и спутниковой связи

Телефонные или телеграфные линии – провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Плохое качество связи

В компьютерных сетях используют три основных типа кабеля:

Витая пара (экранированная и неэкранированная)
Коаксиальный кабель
Оптоволоконный

беспроводные линии связи

Наиболее перспективным в настоящее время – оптоволокно.

Классификации сетей:

1. По территориальному признаку

Локальные сети
LAN

Городские
(региональные) MAN

Глобальные сети
WAN

Сети компьютеров сосредоточены на небольшой территории (обычно в радиусе 1-2 км).
Обычно локальная сеть принадлежит одной организации.
Из-за коротких расстояний имеется возможность использовать относительно дорогие высококачественные линии связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с (мегабит)

Промежуточное положение между л.с и г.с. Обладают качественными линиями связи, скорость обмена иногда даже выше чем в классических локальных сетях

Объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Часто используют не очень качественные линии связи. Более низкие, чем в локальных сетях скорость передачи данных десятки килобит в секунду
Для устойчивой передачи данных применяются более сложные методы и оборудование

2. По типу функционального взаимодействия

Точка - точка

Сеть точка-точка — простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком — соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше. Часто используется когда необходимо быстро передать информацию с одного компьютера, например, ноутбука, на другой.

Технология «клиент-сервер»

Клиент-сервер (Сlient/Server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Сеть с выделенным сервером (Сlient/Server network) — это локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы).

Одноранговая сеть

Одноранговые, децентрализованные или пиринговые (peer-to-peer, P2P — равный с равным) сети — это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервер, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.

3. По топологии физических связей – по способу соединения компьютеров между собой

Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (а иногда и другое оборудование), а ребрами - физические связи между ними.

Полносвязная топология – каждый компьютер связан со всеми остальными. Громоздкий и неэффективный вариант, т.к. каждый компьютер должен иметь большое кол-во коммуникационных портов.

Ячеистая топология – получается из полносвязной путем удаления некоторых связей. Непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными. Даная топология характерна для глобальных сетей

Общая шина – до недавнего времени самая распространенная топология для локальных сетей. Компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю. Дешевый и простой способ, недостатки – низкая надежность. Дефект кабеля парализует всю сеть. Дефект коаксиального разъема редкостью не является

Кольцевая топология – данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, если компьютер распознает данные как свои, он копирует их себе во внутренний буфер.

Топология Звезда – каждый компьютер отдельным кабелем подключается к общему устройству – концентрат (хаб). Главное преимущество перед общей шиной – большая надежность. Недостаток – высокая стоимость оборудования и ограниченное кол-во узлов в сети (т.к. концентрат имеет ограниченное число портов)

Иерархическая Звезда (древовидная топология, снежинка) – топология типа звезды, но используется несколько концентратов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Самый распространенный способ связей как в локальных сетях, так и в глобальных.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, Наличие резервных связей повышает надежность сети.

Организация совместного использования линий связи

Только в сети с полносвязной топологией для соединения каждой пары компьютеров имеется отдельная линия связи. Во всех остальных случаях возникает вопрос о том, как организовать совместное использование линий связи несколькими компьютерами.

В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами.

Существуют различные технологии организации сети:

Ethernet – (эзернет) – это наиболее популярная сетевая технология, используемая для создания локальных сетей. Основной принцип, положенный в основу – случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных. В качестве такой среды может использоваться коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоволны. Топология электрических связей – общая шина.

Суть метода случайного доступа в следующем – передающий информацию компьютер вначале убеждается, что сеть свободна, потом передает информацию. Ее принимают все другие компьютеры. Если информация предназначена им (они анализируют адрес назначения), то они ее копируют.

Главное достоинство сети Ethernet – экономичность – достаточно иметь сетевые адаптеры на компьютерах и кусок коаксиального кабеля.

Token Ring – кольцевая сеть, каждый узел кольца ожидает прибытие пакета информации адресованного ему.

Однако в последние годы наметилась тенденция отказа от разделяемых сред передачи данных. Это связано с низкой производительностью таких сетей. Компьютеры подключаются индивидуальными линиями связи к специальному устройству - коммутатору. Следует подчеркнуть, что связи между компьютерами остаются разделяемыми.

В глобальных сетях отказ от разделяемых линий связи объясняется техническими причинами: компьютеры могут затратить больше времени на переговоры о том, кому сейчас можно использовать линии связи, чем непосредственно на передачу данных по линии связи.

Логическая структуризация сети

Для организации локальной сети с небольшим количеством компьютером (10-30) чаще всего используется одна из типовых топологий (общая шина, кольцо, звезда или полносвязная сеть). Данные топология обладают свойством однородности – все компьютеры обладают одинаковыми правами в отношении доступа к другим компьютерам (за исключениям центрального компьютера при соединении звезда). Однородность структуры позволяет легко увеличивать число компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. Однако данные типологии обладают и рядом недостатков:
имеются ограничения на

Длину связи между двумя узлами
На количество узлов в сети
На интенсивность трафика

Для снятия этих ограничений используется специальные методы структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование – повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. Данное оборудование называется коммуникационным, с его помощью отдельные сегменты сети взаимодействуют друг с другом.

Физическая структуризация сети

Повторитель – простейшее коммуникационное устройство, используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети. Повторитель улучшает качество передаваемого сигнала (восстановление мощности, амплитуды сигналов и пр.)

Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором или хабом.

Добавление в сеть концентратора всегда изменяет физическую топологию сети, но при этом оставляет без изменений ее логическую топологию.

В большой сети (необязательно глобальной) возникает необходимость логического разделения потока информации – нет необходимости передавать информацию на всю сеть и тем самым занимать ее. Потоки информации часто можно логически разделить.

Например, в рассмотренном выше примере желательно чтобы информация которой обмениваются компьютеры отдела 1 выходила бы за пределы этой части сегмента только в том случае, сели эта информация предназначена только для какого-либо компьютера из другого отдела.

Для логической структуризации сети используются такие коммуникативные устройства как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, и шлюзы.

Мост – делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. До конкретного получателя мост пакет не доводит.

Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не выходят за пределы своего сегмента, и злоумышленнику сложнее перехватить их.

Коммутатор (switch) по принципу обработки кадров от моста практически ничем не отличается. Единственное его отличие состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированной микросхемой, которая обрабатывает кадры по алгоритму моста независимо от микросхем других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы — это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.

Маршрутизатор – более эффективно изолирует трафик отдельных сегментов друг от друга. кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще много других полезных функций. Маршрутизатор осуществляет пересылку пакета по определенному маршруту. Алгоритмы определения оптимальных маршрутов придают маршрутизаторам более высокий “интеллект” по сравнению с мостами. Это позволяет:

избегать больших задержек при передаче пакетов, выбирая альтернативные пути;
динамически изменять маршруты при отказе каналов или больших нагрузках в сети;
уменьшать стоимость передачи за счет выбора альтернативных путей.

Шлюз – используется для объединения сетей с разными типами программного и аппаратного обеспечения.

Глобальные сети.

Лучшим примером ГС – Интернет, однако существуют и другие, например Фидонет. Интернет это коммерческая сеть. Фидонет некоммерческая.

com – домен верхнего уровня
example – домен второго уровня
www – домен третьего уровня

Впервые появились в январе 1985 года, тогда таковых было 6:

— для коммерческих сайтов — для образовательных сайтов — для сайтов государственных организаций США — для сайтов, чья деятельность связана с Сетью — для некоммерческих организаций — для военных организаций США

Существуют национальные домены верхнего уровня:
Ru – Россия, uk – Великобритания

World Wide Web (www)

WWW – это самая распространенная и популярная служба Интернет. Она предназначена для очной, интерактивной работой. Пользователи
Сайт – это совокупность Web-страниц, связанная гиперссылками.
Web-страницы это электронный документ, написанный на языке HTML.
HTML (от англ. HypertextMarkupLanguage — «язык разметки гипертекста») — это стандартный язык разметки документов во Всемирной паутине. Практически все веб-страницы создаются при помощи языка HTML или его последователя — XHTML.
Изначально язык HTML был задуман и создан как средство структурирования и форматирования документов без их привязки к средствам воспроизведения (отображения). В идеале, текст с разметкой HTML должен был без стилистических и структурных искажений воспроизводиться на оборудовании с различной технической оснащенностью (цветной экран современного компьютера, монохромный экран органайзера, ограниченный по размерам экран мобильного телефона или устройства и программы голосового воспроизведения текстов).
Однако, современное применение HTML очень далеко от его изначальной задачи. Например, тег <TABLE>, несколько раз использованный для форматирования страницы, которую вы сейчас читаете, предназначен для создания в документах самых обычных таблиц, но, как можно убедиться, здесь нет ни одной таблицы. С течением времени, основная идея платформонезависимости языка HTML была отдана в своеобразную жертву современным потребностям в мультимедийном и графическом оформлении.

Браузеры

Текстовые документы, содержащие код на языке HTML (такие документы традиционно имеют расширение «html» или «htm»), обрабатываются специальными приложениями, которые отображают документ в его форматированном виде. Такие приложения, называемые браузерами или интернет-обозревателями, обычно предоставляют пользователю удобный интерфейс для запроса веб-страниц, их просмотра (и вывода на иные внешние устройства) и, возможно, редактирования.

Возможности

Язык HTML позволяет размечать в тексте:

Смысловую роль текстового блока (например: логическое ударение, заголовок (от первого до шестого уровня), параграф, пункт списка и др.), который обрабатывается браузером в соответствии со смыслом (например, в голосовых браузерах — изменение интонации, в графических — выделением курсивом, и т. п.) или настройками пользователя.

Читайте также: