Билет_10

Билет №10

Компьютерные сети. Аппаратные средства компьютерных сетей. Топология локальных сетей. Характеристика каналов (линий) связи.

Компьютерной сетью называется совокупность связанных через каналы передачи компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети.

Основным назначением сети является обеспечение простого и удобного доступа пользователя к распределённым общественным ресурсам и организация их коллективного использования при надёжной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение средств передачи данных между пользователями сети. В локальных сетях создаются общие базы данных для работы пользователей; в глобальных сетях формируется единое культурное, экономическое и социальное информационное пространство.

Компьютерные сети оценивают по трём параметрам:

1) Аппаратное обеспечение;

2) Программное обеспечение;

3) Информационное обеспечение.

Техническое (аппаратное) обеспечение - компьютеры, ЭВМ, средства связи, оборудование абонентских пунктов. Характеристики технического обеспечения: 1) Универсальность (возможность вытеснения практически неограниченного числа задач пользователей); 2) Мобильность (возможность наращивания и изменения конфигурации сетей).

Программное обеспечение – набор программ, обозначенных для управления работ сети с целью организации коллективного доступа к его ресурсам.

Информационное обеспечение – единый информационный фонд сети, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения и мотивов индивидуальных пользователей. Делятся на базы знаний и банки данных.

Коммуникационные сеть - сеть, основной задачей которого является передача данных без ошибок и искажения. Коммуникационная сеть является ядром информационной сети.

Сообщение - форма представления информации, имеющая признаки начала и конца, предназначенные для передачи через среду связи. Также форма представления информации, совокупность знаков или первичных сигналов, содержащих информацию.

Пакет - единица информации, передаваемое между устройствами сети как единое целое.

Абонент сети – объект, генерирующий или потребляющий информацию сети. Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приёмом информации. Абонентная система – совокупность абонента и станции. Канал связи – система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений от источника к получателю. Канал связи, понимаемый в узком смысле, представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи. Передатчик – устройство, являющееся источником данных. Приёмник – устройство, принимающее данные. Концентратор (хап) – устройство, коммутирующее (объединяющее) несколько каналов связи в один. Повторитель (репитер) – устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала на расстояние большее, чем предусмотрено данным типом физической, передающей среды. Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальные соединяют фрагменты сетей до 50 метров, а дистанционные – до 2 километров. Пакет – единица информации, передаваемая между устройствами как единое целое. АТС – автоматическая телевизионная станция. Сетевой адаптер (сетевая карта) – устройство, выполняющее функцию сопряжения компьютера с каналами связи.

КС включает:

1. Передатчик сообщения

2. Средства передачи

3. Сообщение

4. Приёмник

К основным характеристикам любого канала связи отно­сят:

• Пропускную способность. Это количество информации, которое можно передать через этот канал за единицу времени

• Надежность канала. Под надежностью канала пони­мают вероятность возникновения ошибки при передаче данных. Чем меньше вероятность, тем надежнее канал. Надежность канала — интегральная характеристика, которая зависит от типа линии, используемой техноло­гии и конкретного канала. Если возникает необходи­мость, ее рассчитывают как отношение времени, когда канал не мог передавать данные, ко времени, когда он эти данные передавал.

• Максимальную дальность. В зависимости от использу­емой технологии передачи данных, канал связи может иметь некоторую максимальную длину.

По территориальной распределённости КС делятся на:

• глобальные,

• региональные,

• локальные.

Региональные сети объединяют пользователей: одного города, области, небольших стран. В качестве канала связи используются телефонные линии, (охватывают расстояния от 10 до 1000 км).

Глобальные сети (объединяют абонентов от 10 до 15000 км, находящихся друг от друга). Для связи используются спутниковые каналы связи, которые соединяют узлы сети и соединяет абонентов всего мира, расстояние между узлами от 10 до 15000 км.

Локальные сети связывают абонентов 1-го или нескольких ближних помещений или знаний. Расстояние между зданиями до 10 км (компьютеры в локальных сетях связаны единым многоскоростным каналом передачи данных).

Метод доступа и протоколы

Метод доступа - набор правил, который определяет, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю. Протоколы- это набор правил и процедур, регулируемые порядок осуществления некоторой связи. Передача данных по сети, с технической точки зрения, должна быть разбита на ряд последовательных шагов, исполняющих в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере- отправителе эти действия выполняются в направлении сверху вниз, а на компьютере- получателе снизу вверх. Компьютер- отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия: разбивает данные на небольшие блоки, называемые пакетами с которыми может работать протокол; добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер- получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему; подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее- по сетевому кабелю. Компьютер- получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, только в обратном порядке: принимает пакеты данных из сетевого кабеля; через плату сетевого адаптера передает пакеты в компьютер; удаляет из пакета всю служебную информацию, добавляемую компьютером- отправителем; копирует данные из пакетов. Коллизия - ситуация, при которой два компьютера одновременно передают данные, а их пакеты сталкиваются.

Каналы связи

Канал связи - физическая среда (материал или пространство), обеспечивающая распространение сигнала и аппаратные средства, передающие информацию от одного узла к другому. Включает: передатчик(источник данных), приёмник(устройство, принимающее данные), сообщение(цифровые данные определённого формата, предназначенные для передачи).

Каналы связи:

Кабельные: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель Беспроводные: инфракрасное излучение, лазер, радиопередача

Витая пара — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников. Достоинства: дешевизна

Недостатки: малая помехозащищенность, относительно низкая скорость

Коаксиальный кабель (коаксиальная пара) — пара, проводники которой расположены соосно и разделены изоляцией, также известный как коаксиал , — электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана и служащий для передачи высокочастотных сигналов. Достоинства: механическая прочность, помехозащищенность

Недостатки: плохая гибкость, более высокая цена

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Достоинства: не подвержен воздействию электромагнитных полей, не производит электромагнитного излучения, высокая скорость Недостатки: хрупкость, высокая стоимость

Инфракрасное излучение

Сети на отраженном инфракрасном излучении- в этих сетях оптические трансиверы, расположенные рядом с компьютером, передают сигналы в определенное место, из которого они переадресуются соответствующему компьютеру. Лазер Лазерная технология похожа на инфракрасную тем, что требует прямой видимости между передатчиком и приёмником. Если по каким-либо причинам луч будет прерван, прервётся и обмен данными. Радиопередача Радиопередача- вещание радиостанции без обязательной прямой видимости. Сотовые цифровые пакеты данных используют ту же технологию, что и сотовые телефоны.

Топология локальных вычислительных сетей

Кольцевая топология. Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой- кабелем передающей среды. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаётся от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приёмником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознаёт и получает только адресованные ему сообщения.

Шинная топология. Шинная топология связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающие сообщения. Информация поступает на все узлы, но принятие сообщения только тем, которым оно адресовано. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

Звездообразная топология. Звездообразная топология базируется на концепции центрального узла, к которому подключены периферийные узлы. Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передаётся через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В тоже время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла.

Топология	Достоинства	Недостатки
Шина	Экономичный расход кабеля, простота, надежность, легко расширяется, недорогая	При больших объемах передаваемой информации уменьшается пропускная способность сети. Трудно локализировать проблемы. Сеть выходит из строя, если выходит из строя часть кабеля.
Кольцо	Все компьютеры имеют равный доступ, количество компьютеров не влияет на производительность сети	Выход из строя одного компьютера выводит из строя всю сеть. Трудно локализировать проблему. Изменение конфигурации сети требует остановки работы всей сети
Звезда	Легко модифицировать сеть, добавляя новые компьютеры, централизованный контроль и управление, выход из строя одного компьютера не влияет на работу всей сети	Выход из строя центрального узла выводит из строя всю сеть

А - Линия

B - Каждый с каждым

C - Звезда

D - Кольцо

E - Шина

F - Дерево

Локальная сеть

ЛВС (локальная вычислительная сеть) - сеть, связывающая абонентов одного или близлежащих зданий, одного предприятия или учреждения. Структура любая, но чаще всего используют высокоскоростной канал связи. Протяжённость локальной сети составляет до 20 км.

В ЛВС используется 2 типа компьютеров:

1) Сервер - мощный компьютер, используемый в вычислительных сетях, который обеспечивает обслуживание подключенных к нему компьютеров и выход в другие сети.

Типы серверов:

1) Сервер приложений;

2) Файл-сервер;

3) Архивационный сервер;

4) Факс-сервер;

5) Почтовый сервер;

6) Сервер печати;

7) Сервер телеконференций.

2) Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к её ресурсам.

Цель создания ЛВС: совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри организации, так и за её пределами.

Преимущества:

1) Возможность хранения данных на едином сервере;

2) Возможность терминальной работы (На сервере хранятся программные продукты);

3) Обмен информации между компьютерами;

4) Возможность использования сетевых принтеров;

5) Обеспечение доступа рабочих станций к ресурсам глобальных сетей.

Работа ЛВС организована по принципу КЛИЕНТ - СЕРВЕР. Клиентом может быть задача, рабочая станция, пользователь. В процессе работы с данными клиент формирует запрос и отправляет его на сервер. Сервер, получив запрос, оформляет его. Результаты отправляются обратно клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные, затем представляет их в виде, удобном для пользователя.