Локальные и глобальные компьютерные сети

Описание оператора if в БНФ на языке PASCAL

<условный оператор if> ::= if <булево выражение> then <оператор> [else <оператор>]

Локальные и глобальные компьютерные сети

Назначение и классификация компьютерных сетей

п.7.1 Информатика. Соболь и др.

Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров.

Рисунок 1. Автономная среда

Рисунок 2. Вариант простейшей компьютерной сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) -Local Area Networks (LAN) - это группа

(коммуникационная система) относительно небольшого количества компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных, расположенных на ограниченной по размерам небольшой площади в пределах одного или нескольких близко находящихся зданий (обычно в радиусе не более 1-2 км) с целью совместного использования ресурсов всех компьютеров.

Рисунок 1.1.1. Небольшая офисная локальная вычислительная сеть

Глобальная вычислительная сеть (ГВС или WAN - World Area NetWork) - сеть, соединяющая компьютеры, удалённые географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной сети более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.).

Глобальная сеть объединяет локальные сети.

Городская сеть (MAN - Metropolitan Area NetWork) - сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.

Передача сигналов

Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии - узкополосную передачу и широкополосную передачу.

Узкополосная передача

Узкополосные (baseband) системы передают данные в виде цифрового сигнала одной частоты. Сигналы представляют собой дискретные электрические или световые импульсы. При таком способе вся емкость коммуникационного канала используется для передачи одного импульса, или, другими словами, цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания - это разница между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю.

Каждое устройство в сетях с узкополосной передачей посылает данные в обоих направлениях, а некоторые могут одновременно и передавать их, и принимать.

Рисунок 2.1.15. Узкополосная передача. Двунаправленная цифровая волна

Продвигаясь по кабелю, сигнал постепенно затухает и, как следствие, может исказиться. Если кабель слишком длинный, на дальнем его конце передаваемый сигнал может исказиться до неузнаваемости или просто пропасть.

Чтобы избежать этого, в узкополосных системах используют репитеры, которые усиливают сигнал и ретранслируют его в дополнительные сегменты, позволяя тем самым увеличить общую длину кабеля.

Широкополосная передача

Широкополосные (broadband) системы передают данные в виде аналогового сигнала, который использует некоторый интервал частот. Сигналы представляют собой непрерывные (а не дискретные) электромагнитные или оптические волны. При таком способе сигналы передаются по физической среде в одном направлении.

Рисунок 2.1.16. Широкополосная передача. Однонаправленная аналоговая волна

Если обеспечить необходимую полосу пропускания, то по одному кабелю одновременно может идти вещание нескольких систем, таких, как кабельное телевидение и передача данных.

Каждой передающей системе выделяется часть полосы пропускания. Все устройства, связанные с данной системой (например, компьютеры), должны быть настроены таким образом, чтобы работать именно с выделенной частью полосы пропускания.

Если в узкополосных системах для восстановления сигнала используют репитеры, то в широкополосных - усилители (amplifiers).

В широкополосной системе сигнал передается только в одном направлении, поэтому, чтобы все устройства могли и принимать, и передавать данные, необходимо обеспечить два пути для прохождения сигнала. Разработано два основных решения:

разбить полосу пропускания на два канала, которые работают с различными частотами; один канал предназначен для передачи сигналов, другой - для приема;

использовать два кабеля; один кабель предназначен для передачи сигналов, другой - для приема.

Режимы передачи в компьютерных сетях

симплексный – передача происходит в одном направлении полудуплексный – режим попеременной передачи информации дуплексный – одновременный прием и передача сообщений

Типы синхронизации данных при передаче и способы передачи информации

Процессы приема и передачи данных могут привязываться к определенным временным меткам. Если такая передача существует, то процесс называется синхронным, в противном случае – асинхронным.

Аппаратные средства, применяемые при передаче данных

Сетевое оборудование

Сетевая карта

Сетевые карты отвечают за передачу информации между ПК в сети.

Рис. 1.8. Сетевые карты на коаксиал и витую пару

Коммутатор (свитч)

Коммутатор (Switch) - интеллектуальное устройство, где есть свой процессор, внутренняя шина и буферная память. Switch анализирует адреса, откуда и куда отправлен пакет информации и соединяет только эти компьютеры, в то время как остальные каналы остаются свободными. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Сетевой коммутатор или свитч обозначается значком

Рис. 1.9. Свитч D-Link DES-1008D 8-port 10/100Mbps

Маршрутизатор (роутер)

Маршрутизатор - сетевое устройство, которое на основании информации о топологии сети и определённых правил принимает решения о пересылке пакетов между различными сегментами сети. Обозначается значком

- рис. 1.10.

Рис. 1.10. Беспроводной маршрутизатор D-Link 300Мбит/с (DIR-615/E4B)

Принцип работы маршрутизатора таков: он использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и

определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Маршрутизатор может выбрать один из нескольких маршрутов доставки пакета адресату.

Маршрут - последовательность прохождения пакетом информации узлов сети.

В отличии от коммутатора, маршрутизатор видит все связи подсетей друг с другом, поэтому он может выбрать наилучший маршрут и при наличии нескольких альтернативных маршрутов. Решение о выборе маршрута принимается каждым маршрутизатором, через который проходит сообщение. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Архитектура и протоколы компьютерных сетей

Локальные вычислительные сети и их топологии

Типы сетей

Одноранговая сеть

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

Рисунок 1.2.1. В одноранговой сети компьютеры выступают и как клиенты, и как серверы

Клиент - абонент сети, не отдающий своего ресурса в сеть, но имеющий доступ к ресурсам сети. Иногда клиенты называются также рабочими станциями в противоположность серверу.

Сервер - абонент сети, отдающий в сеть свой ресурс, и имеющий или не имеющий доступа к ресурсам сети. Также сервером называют специализированный компьютер, предназначенный для работы в сети, предоставляющий клиентам специализированные ресурсы (быстродействующие диски большого объема, быстрый процессор, большую память).