Список использованных сокращений
IEEE – Institute of Electrical and Electronic Engineers – Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (США).
ISO (International Standard Organization) – ИСО – Международная Организация по Стандартам.
LAN (Local Area Networks) – ЛВС (Локальная вычислительная сеть).
OSI (Open System Interconnection) – Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМ ВОС).
STP (Shielded Twisted Pair) – экранированная витая пара.
UTP (Unshielded Twisted Pair) – неэкранированная витая пара.
WAN (Wide Area Networks) – Глобальная (территориальная) вычислительная сеть.
ПК – персональный компьютер.
РС – рабочая станция – компьютер, подключенный к сети.
Введение
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Сети ЭВМ являются системами коллективного пользования. Сети принято делить на локальные и глобальные, в некоторой литературе выделен также класс корпоративных сетей, которые являются как бы промежуточным звеном между локальными и глобальными сетями.
Локальные вычислительные сети – ЛВС (LAN – Local Area Networks) – единая система компьютеров, расположенных в пределах небольшой ограниченной территории (комнате, здании, в соседних зданиях) не более 10 – 15 км или принадлежащих одной организации, связанных между собой, имеющих единую специализированную базу данных, высокую пропускную способность (10, 16, 100 Мбит/с и более до нескольких Гбит/с) и функционирующих на единых программных принципах.
Глобальные (территориальные) сети (WAN – Wide Area Networks) – единая система компьютеров, охватывающая большую территорию (в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара) и обслуживающая большое число разнородных пользователей (используются телеграфные и телефонные линии 2400 бит/с – 64 Кбит/с, до 2 Гбит/с (магистральные линии)).
Сначала сети применялись для передачи цифровых данных между терминалом (дисплей и клавиатура) и компьютером. Современные сети способны передавать огромные объёмы информации, факсимильные сообщения, речь, динамические изображения.
1. Основы локальных сетей
1.1. Способы соединения персональных компьютеров
Существует три основных способа соединения персональных компьютеров (ПК) для обмена информацией:
непосредственно через порты ввода-вывода компьютера (прямое соединение ПК) (рис. 1);
связь с использованием модема (необходимо наличие специального устройства – модема) – удаленный доступ (рис. 2);
связь через локальные сети (необходимо наличие сетевой платы) (рис. 3).
Рис. 1. Связь через порты ввода-вывода
Рис. 2. Связь с использованием модема
Рис. 3. Связь через локальные сети
1. Прямое соединение ПК (рис. 1). При прямом соединении применяется нуль-модемный кабель (прямое кабельное соединение) или инфракрасный луч.
Простейшая сеть образуется при временном соединении двух компьютеров через последовательные (СОМ) или параллельные (LPT) порты с помощью специальных кабелей, называемых нуль-модемами [1, +2]. Такое соединение, называемое прямым соединением, может быть установлено и затем снято любым пользователем. Прямое соединение используется в настоящее время в основном для пересылки файлов, например между портативным и стационарным офисным ПК. С помощью прямого соединения также можно, например, использовать CD-ROM «чужого» ПК, например для того, чтобы инсталлировать (установить) с него программу на свой компьютер [3].
Компьютер может быть оснащен одним или двумя портами последовательной передачи данных и портом параллельной передачи. Эти порты расположены либо на материнской плате, либо на отдельной плате, вставляемой в слоты расширения материнской платы ПК. Порт ввода-вывода – устройство ПК для ввода информации в компьютер или вывода информации из компьютера.
Практически каждый компьютер оборудован хотя бы одним последовательным асинхронным адаптером. Его полное название – RS-232-С. Каждый асинхронный адаптер обычно содержит несколько портов, через которые к компьютеру можно подключать внешние устройства. Каждому порту присваивается логическое имя (COM1, COM2 и т. д.).
Интерфейс RS-232-С разработан ассоциацией электронной промышленности (EIA) как стандарт для соединения компьютеров и различных последовательных периферийных устройств.
Другим типом последовательного интерфейса является USB, который также можно использовать для соединения ПК.
Интерфейс параллельной передачи называется Centronics. Этот интерфейс поддерживают параллельные порты компьютера (LPT1, LPT2 и т. д.).
Последовательная передача данных означает, что данные передаются по единственной линии. При этом биты байта данных передаются по очереди с использованием одного провода.
Параллельная передача означает, что данные передаются одновременно по нескольким линиям (проводам). При этом по каждой линии передаётся один бит информации.
Очевидно, что ПК-передатчик и ПК-приёмник должны использовать один и тот же формат данных и одноименные порты ввода-вывода, иначе обмен невозможен. Другая важная характеристика – скорость передачи данных. Она также должна быть одинаковой для передатчика и приёмника.
Техническим достижением в этом направлении является оборудование инфракрасным (ИК) портом современных моделей компьютеров. При установке такого порта на стационарном компьютере обмен данными между компьютерами упрощается.
2. Связь с помощью модема. Модем – устройство, которое преобразует компьютерный цифровой сигнал в аналоговый частотный сигнал, передаваемый по телефонным линиям – МОДулятор-ДЕМодулятор (рис. 2). Использование модема (факс-модема) расширило рамки понятия локальной сети. С его помощью стало возможным подключать по телефонному каналу удаленный ПК как к отдельному компьютеру, например, офиса, так и ко всей его локальной сети. При этом удаленный ПК становился полноправным компьютером этой сети, а модем одновременно выполнял функции сетевой карты. Термин «телефонный канал» обозначает как обычную кабельную телефонную линию, так и оптические, радиорелейные, сотовые или спутниковые системы связи, с помощью которых можно подключать домашний или портативный ПК к сети офиса из автомашины или из другого города, в том числе расположенного за океаном [1, 2].
Модемы могут быть внутренними, т. е. выполненными в виде печатной платы, устанавливаемой в системный блок компьютера, и внешними, т. е. выполненными в виде отдельного устройства, устанавливаемого около компьютера. Основной характеристикой модемов является скорость передачи. У современных модемов на российских телефонных линиях она достигает максимум 56 Кбит/с [4].
3. Связь с помощью локальной вычислительной сети (ЛВС) (рис. 3). Самая простая сеть (англ. Network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем через сетевые адаптеры (называемые также сетевыми картами или платами). Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью – иметь возможность для совместного использования ресурсов.
Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.
Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.
Разделение ресурсов.
Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как печатающие устройства, внешние устройства хранения информации, модемы и так далее со всех подключённых рабочих станций.
Разделение данных.
Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
Разделение программных средств.
Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств с других рабочих станций (РС – компьютер, подключенный к сети).
Разделение ресурсов процессора.
При разделении ресурсов процессора возможное использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.
Многопользовательский режим.
Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию прикладных программных средств, обычно заранее установленных на сервере приложения (англ. Application server).