34.Коммуникационные устройства информационной сети. Среда передачи данных. Стандартные технологии построения локальных и глобальных сетей.

Вычислительная сеть – это совок компов, соединенных лин связи. Линии св образов кабелями, сет адапт и др коммуникац устр-ми. Все сет оборуд-е работает под управлением систем-го и приклад программ обеспечения. Кабель сист предст собой набор стандартных каб, разъемов, коннекторов, розеток для подключения компов, кроссовых панелей и шкафов. Структурированная каб сис состоит из 3подсистем: горизонтал (в пределах этажа), вертик (между этажами) и подсис кампуса (в пределах к–л терр с нескол зданиями).В комп сетях примен 3 осн-ых вида каб: витая п (неэкраниров и экранир); коаксиальные каб с медной жилой; а также в-оптические кабели. Сет адаптер (сет карта)– спец устр-о, с помощ котор реализуется непосредственное подключ компа к сети. Дан устройство, совместно с драйвером обеспечивают двунаправленный обмен данными м/у ПК и локал сетью. Модем уст для передачи Д в цифровом виде по аналоговым каналам связи. Репитер– уст, предназначенное для повторения, усил и очистки от посторонних помех проходящих по сети сигналов. Конвертор(транс)–специал уст для преобразов инф сигнала из одной физич среды в др. Концентратор(хаб)– устр, для объединения рабоч станций в сеть; осн его функция – это повторение кадра либо на всех портах, либо только на некоторых портах, в соответствии с алгоритмом, определенным соответствующим стандартом. ВЫВОД: Каб сист, повторит, концентрат-ы и сет адап представ собой тот мин оборуд, с помощ котор можно создать небольшую локал сеть или базовые фрагменты сетей, котор затем должны объединяться друг с другом с помощью мостов, коммутат, маршрут и шлюзов. Мост–электронное устройство, котор обеспеч взаимосвязь локал сетей. Мост изолирует трафик одной подсети от тр др, повышая общую производительность передачи Д в сети. Коммутатор (sw)- это устр предназнач для объединения компов в сеть и для организации связи м/у небольшими локал сетями. В классическом понимании коммутатор – это устр, принимающее решение о продвижении пакетов на основании заголовков протоколов 2-го уровня модели OSI. Маршрутизатор (роут) – это электронное устр, определяющее оптимал путь пакета сообщений в комп сетях. Также очень важной функц марш-в является их способность связывать в сеть подсети, построенные с использованием разн сет технологий. Шлюз- средство соединения разнородных сетей, т.е устр, котор используют при необходимости объединить сети с разными типами системного и прикладного програм обеспеч. Так же шл назыв программа, при помощи котор можно передавать инфо м/у двумя сетевыми системами, использующими различные протоколы обмена Д. В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие: проводные (воздушные); кабельные (медные и волоконно-оптические); радиоканалы наземной и спутниковой связи. Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. Для организации беспроводного канала связи используются сетевые волны инфракрасного диапазона, либо широкополосный радиосигнал. Неэкранированная витая пара. Неэкранированная витая пара или кабель UTP (Unshielded Twisted Pair) представляет собой кабель, состоящий из двух или более пар скрученных между собой проводников, покрытых изоля­цией и заключенных в общую защитную полимерную "рубашку". Каждый проводник в таком кабеле имеет свою уникальную расцветку и номер. В каждой паре проводников различаются: «главный» провод, который называют «Ring»; и «дополнительный» провод, называемый «Tip». Применение различных категорий кабеля типа "витая пара": 1. Используется для телефонных коммуникаций и не подходит для передачи данных в компьютерных сетях. 2. Используется для передачи данных со скоростью до 4 Мбит/с включительно, передает сигналы со спектром до 1МГц. 3. Используется для передачи данных со скоростью до 10 Мбит/с включительно, для частот в диапазоне до 16 МГц. Применяется в компьютерных сетях класса 10BaseT. 4. Используется для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с включительно. Частота передачи сигнала до 20 МГц. Применяется в сетях Token Ring. 5. Используется для передачи данных со скоростью до 100 Мбит/с и частотой 100 МГц, включительно. Применяется в современных сетях (класса 10BaseT ,100BaseT4, 100BaseTX). 5Е. Используется для передачи данных в компьютерных сетях со скоростью 100 Мбит/с и частотой до 300 МГц включительно. Используется при прокладке сетей класса 10BaseT , 100BaseTX, 100BaseT4 и 1000BaseT. 6,7. Используется для передачи данных в компьютерных сетях со скоростью 100Мбит/с и частотой до 600 МГц включительно. Используется при прокладке сетей касса 100BaseTX и 1000BaseT. Кабель категории 7 экранируется, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом. Кабель категории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей – поддержка высокоскоростных протоколов передачи данных на отрезках кабеля большей длины, чем кабель категории 5.

экранированная витая пара STP. хорошо защищает передаваемые данные от

внешних помех, наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет

его прокладку. В этом стандарте кабели делятся на типы: Type 1, Type2,…,

Type 9. Type 1, Type 2 – относятся к экранированным стандартам кабеля.

Type 3 – неэкранированный телефонный кабель, Type 5 – стандарт

оптоволоконного кабеля. Основным типом экранированного кабеля является

кабель Type 1 стандарта IBM. Он состоит из 2-х пар скрученных

проводов, экранированных проводящей оплеткой, которая заземляется.

электрические параметры кабеля типа Type 1 примерно соответствуют

параметрам кабеля UTP 5 категории. Однако волновое сопротивление

(импеданс) выше, оно составляет 150 Ом, тогда как в UTP 5 категории

Импеданс равен 100 Ом. Кабель Type 2 представляет собой две

экранированные пары для передачи данных и две неэкранированные

пары для передачи голоса. Волоконно-оптический кабель. Волоконно-оптический кабель состоит из центрального проводника света (сердцевины) – стеклянного

волокна, окруженного другим слоем стекла – оболочкой, обладающей

меньшим показателем преломления, чем сердцевина. В зависимости от

распределения показателя преломления и от величины диаметра сердечника

различают: 1.Многомодовое волокно(MMF) - Чаще всего используются

стандарты: 62,5/125мкм и 50/125мкм; где 62,5мкм и 50мкм - диаметр

центрального проводника, при диаметре внешнего проводника 125 мкм.

Различают: многомодовое волокно со ступенчатым изменением

показателя преломления,bмногомодовое волокно с плавным изменением

показателя преломления.2. Одномодовое волокно(SMF) - В качестве

источника света в волоконно–оптических линиях применяются светодиоды и

полупроводниковые лазеры. Для передачи информации применяется свет

длиной волны 1550нм, 1300нм, 850нм. Светодиоды могут излучать свет с

длинной волны 850нм и 1300 нм. Лазерные излучатели работают на длинах

волн 1300нм и 1550нм. В зависимости от основной области применения

волоконно-оптические кабели подразделяются на три основных вида: кабели

внешней прокладки (outdoor cables);кабели внутренней прокладки

(indoor cables); кабели для шнуров.

Виды оптических коннекторов: ST-коннектор, SC-коннектор,

LC-коннектор, FC-коннектор, FDDI-коннектор, MT-RJ-коннекторы.

Преимущества: Широкая полоса пропускания; Малое затухание светового

сигнала в волокне; Низкий уровень шумов в волоконно-оптическом кабеле;

Высокая помехозащищенность; Малый вес и объем; Высокая

защищенность от несанкционированного доступа; Гальваническая развязка

элементов сети; Взрыво- и пожаробезопасность; Экономичность ВОК;

Длительный срок эксплуатации. Существенным недостатком является

сложность монтажных работ, и в связи с этим высокая стоимость.

Беспроводные сети создаются в тех случаях, когда прокладка кабельной

системы затруднена, невозможна или экономически нецелесообразна.

Примером могут служить производственные предприятия, имеющие

распределенную структуру (складские помещения, отдельные цеха и тп.);

банки и биржи; бесповодные линии используются при наличие естественных

преград затрудняющих построение кабельных систем – это реки, озера и т.д. Беспроводная сеть может быть развернута в жатые сроки и быстро

свернута по окончании мероприятия при минимальных затратах (для

организации выставок, семинаров, конференций и презентаций). Для

организации беспроводных сетей используются приемопередатчики

инфракрасного и лазерного излучения, и микроволновые приемопередатчики,

которые используют атмосферу в качестве среды передачи данных.

При передаче данных виде световых сигналов необходимо обеспечивать

отсутствие каких-либо помех на пути движения сигнала, т.е. передатчик

и приемник должны находиться в зоне прямой видимости друг друга.

Существенные помехи на пути движения сигнала могут оказывать

неблагоприятные погодные условия: дождь, туман, снег, смог и т.п.

Сегодня чаще всего приемопередатчики инфракрасного излучения

используются для подключения рабочих мест пользователей в офисах и

обеспечение взаимодействия между периферийными устройствами и

компьютером. Для передачи данных между компьютерами находящимися

в различных географических регионах или странах используются

приемопередатчики спутниковой связи. Стандартами предусмотрено два типовых

варианта архитектуры беспроводных сетей: 1.Независимая конфигурация “ad-hoc”,

когда станции могут связываться непосредственно друг с другом. Площадь такой

сети и функциональные возможности ограничены. Примером таких сетей являются

настольные системы. 2. Инфраструктурная конфигурация, при которой станции

связываются через точку доступа, работающую автономно, либо подключенную

к кабельной сети. Стандарт определяет интерфейс радиоканала между станциями

и точкой доступа. Например, сети с микросотовой архитектурой. Оборудование для

организации беспроводных сетей позволяет соединить удаленных абонентов на расстоянии до 50 километров вне помещений, и до 400 метров в закрытых помещениях при наличии

прямой видимости между объектами. Для организации малых сетей можно

использовать технологии настольных систем. Оборудование данной технологии

сравнительно недорогое, но подобная система имеет жесткие ограничения на

функциональные возможности и количество пользователей. Оборудование для

организации микросотовой беспроводной связи стоит дороже, чем настольные

системы, но это оправдывается функциональными возможностями таких сетей.

Станции в системах с микросотовой архитектурой связываются через беспроводные

точки доступа (Access Points). Технология Radio-Ethernet. Технология

Radio-Ethernet позволяет организовать линии связи со скоростью 54Мбит/с и

обеспечивают дальность связи от 100м до 24 км. В состав

аппаратуры входят приемопередатчики и антенны. Данный стандарт был утвержден

в 1997 г. И получил обозначение IEEE 802.11. Для организации канала

используются либо световые волны инфракрасного диапазона, либо

широкополосный радиосигнал (на частотах 915 МГц или 2,4 ГГц – в зависимости от типа применяемого оборудования). Наиболее оптимальным способом связи на территории

России является стандарт передачи данных с помощью широкополосных радиоволн

частотой 915МГц. Такой канал связи достаточно устойчив к помехам, однако

данное оборудование само создает множество помех. Технология Radio-Ethernet .

позволяет строить беспроводные сети с микросотовой архитектурой.

Особенности локальных, глобальных и городских сетей. К локальным сетям - Local Area Networks (LAN) - относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме on-line. Глобальные сети - Wide Area Networks

(WAN) - объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут

находиться в различных городах и странах. Так как прокладка высококачественных

линий связи на большие расстояния обходится очень дорого, в глобальных сетях часто используются уже существующие линии связи, изначально предназначенные совсем

для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Из-за низких скоростей таких линий связи в глобальных сетях (десятки килобит в секунду) набор предоставляемых услуг обычно ограничивается передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты. Для устойчивой передачи дискретных данных по некачественным линиям связи применяются методы и оборудование, существенно отличающиеся от методов и оборудования, характерных для локальных сетей. Как правило, здесь применяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так как наиболее типичный режим передачи данных по территориальному каналу связи связан со значительными искажениями сигналов. Городские сети (или сети мегаполисов) –

Metropolitan Area Networks (MAN) - являются менее распространенным типом сетей.

Эти сети появились сравнительно недавно.

Они предназначены для обслуживания территории крупного города - мегаполиса.

В то время как локальные сети наилучшим образом подходят для разделения ресурсов на коротких расстояниях и широковещательных передач, а глобальные сети обеспечивают

работу на больших расстояниях, но с ограниченной скоростью и небогатым набором услуг, сети мегаполисов занимают некоторое промежуточное положение. Они используют цифровые магистральные линии связи, часто оптоволоконные, со скоростями от 45 Мбит/с, и предназначены для связи локальных сетей в масштабах города и соединения локальных

сетей с глобальными. Эти сети первоначально были разработаны для передачи данных,

но сейчас они поддерживают и такие услуги, как видеоконференции и интегральную

передачу голоса и текста. Развитие технологии сетей мегаполисов осуществлялось

местными телефонными компаниями. Исторически сложилось так, что местные

телефонные компании всегда обладали слабыми техническими возможностями и из-за

этого не могли привлечь крупных клиентов. Чтобы преодолеть свою отсталость и занять

достойное место в мире локальных и глобальных сетей, местные предприятия связи

занялись разработкой сетей на основе самых современных технологий, например

технологии коммутации ячеек SMDS или АТМ. Сети мегаполисов являются

общественными сетями, и поэтому их услуги обходятся дешевле, чем построение собственной (частной) сети в пределах города. Отличия локальных сетей от глобальных:

протяженность, качество и способ прокладки линий связи. Сложность

методов передачи и оборудования. Скорость обмена данными. /с. Разнообразие услуг. Оперативность выполнения запросов. Разделение каналов.

Использование метода коммутации пакетов Масштабируемость