Информатика
Компьютерные коммуникации
Для того чтобы получать и передавать информацию нам нужно общаться друг с другом. Между нами устанавливается так называемая коммуникация. Коммуникации бывают материальными и информационными.
К материальным коммуникациям относятся процессы, которые связаны с передачей каких-либо физических объектов. Например, водные коммуникации, транспортные магистрали, газопроводы и т. п.
Информационные коммуникации объединяют процессы, передающие информацию. Это печатные коммуникации, когда общение происходит через книги, журналы, газеты и т. д. Лектории, театры, церкви, концертные залы и пр. определяют аудиторные коммуникации. Видео коммуникации – это телевидение, кино, видеофильмы. Аудио коммуникации связаны с радио, звукозаписями, телефоном. Наконец, компьютерные коммуникации – это универсальный вид общения, который обеспечивает передачу информации от текстов до компьютерных программ с помощью носителей (жестких, гибких и лазерных дисков), а также с помощью современных средств связи, включающих компьютеры.
Компьютерные коммуникации позволяют быстро передавать информацию на большие расстояния. Для этого компьютеры объединяются между собой в единую среду. Так появились компьютерные сети.
Компьютерная сеть – это система обмена информацией между компьютерами.
Небольшие по масштабам компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, здания, на сравнительно небольшом расстоянии называются локальными сетями (ЛС).
Крупные предприятия (банки, энергетические и инвестиционные компании, средства массовой информации и т.п.) имеют обычно различные удаленные филиалы, и они заинтересованы в создании собственных, корпоративных вычислительных сетей (КВС). Составляющими КВС являются более мелкие локальные сети отдельных подразделений, соединенные между собой телефонными каналами, радиоканалами, спутниковой связью.
Примером локальной компьютерной сети может служить сеть компьютеров в классе, соединённых между собой.
1 Локальные компьютерные сети (ЛВС)
Сети компьютеров различаются по своим масштабам и возможностям. Самые небольшие из сетей - локальные вычислительные сети (ЛВС) или, по-английски, Local Аrea Networks (LAN). Эти сети объединяют небольшое число компьютеров (обычно до 100) и существуют в рамках одной организации или предприятия. LAN часто создаются для организации информационной системы или, как минимум, для совместного использования ресурсов (дисководов, принтеров, сканеров и другого оборудования). Каналами связи в ЛВС являются специальные кабели (коаксиальные или витая пара), которые обеспечивают хорошее качество связи и высокую скорость обмена (до 100 Мбит/с).
2 Корпоративные вычислительные сети (КВС).
Крупные предприятия (банки, энергетические и инвестиционные компании, средства массовой информации и т.п.) имеют обычно различные удаленные филиалы, и они заинтересованы в создании собственных, корпоративных вычислительных сетей (КВС). Составляющими КВС являются более мелкие локальные сети отдельных подразделений, соединенные между собой телефонными каналами, радиоканалами, спутниковой связью.
Конфигурации сетей
При создании вычислительной сети в первую очередь важно выбрать схему электрического соединения компьютеров в сеть. Эта схема называется конфигурацией, или топологией сети. Выбор той или иной конфигурации существенно влияет на характеристики сети.
1 «Общая шина»
До недавнего времени самой распространенной конфигурацией была «общая шина». Все компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю, и информация может распространяться в обе стороны. Это наиболее простая и дешевая схема подключения, но она же и наименее надежная. Повреждение кабеля в одном месте может вывести из строя всю сеть.
2 «Звезда»
В конфигурации «звезда» каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству – концентратору, находящемуся в центре сети. Концентратор направляет информацию от одного компьютера всем остальным компьютерам. Вместо концентратора внутри «звезды» может находиться центральный компьютер. Конфигурация «звезда» является более надежной, чем «общая шина», поскольку повреждение кабеля периферийного компьютера не влияет работоспособность всей сети.
3 «Иерархические» или «древовидные» сети
С помощью нескольких концентраторов можно строить иерархические («древовидные») сети. Иерархическая конфигурация «звезд» в настоящее время наиболее распространена в локальных и глобальных сетях. При построении локальных сетей перечисленных конфигураций наиболее популярна сетевая технология Ethernet.
4 «Кольцо»
Еще одной возможной конфигурацией сети является «кольцо» В ней каждый компьютер связан отрезками кабеля с предшествующим и с предыдущим компьютерами, и он может обмениваться информацией только с ними. Данные передаются по кольцу, обычно в одном направлении. Как и в конфигурации «общая шина», соединение кольцом имеет невысокую надежность. Глобальные компьютерные сети
Глобальная сеть
1.Сети различного масштаба могут быть объединены между собой. Например, локальная сеть предприятия по кабелю может быть подключена к региональной сети, а сети различных регионов могут быть связаны по телефонной линии. Объединение сетей, которое предоставляет услуги большому количеству конечных пользователей разбросанных по огромной территории, называется глобальной сетью (Wide Area Networks, WAN). Наиболее ярким примером глобальной сети мирового масштаба является Internet.
Городская сеть или сеть мегаполисов.
2.В последнее время сформировался новый тип сетей - городские сети или сети мегаполисов (Metropolitan Area Networks, MAN). Они предназначены для обслуживания клиентов на территории крупного города. Отличительной особенностью этих сетей является использование цифровых магистральных линий связи, построенных на оптоволоконных кабелях и имеющих высокую скорость обмена (более 40 Мбит/с). Развитие таких сетей обеспечивается в основе городскими телефонными компаниями.Коммуникационное оборудование
Компьютерная сеть, помимо компьютеров, включает в себя периферийное, или, другими словами, коммуникационное оборудование. Это оборудование обеспечивает преобразование информации, предназначенной для посылки в сеть, Информация преобразуется в сигналы, которые передаются по линиям связи (процесс кодирования), а затем над сигналом выполняется обратное преобразование (процесс декодирования).
Линии связи
Существуют проводные и беспроводные линии связи. К проводным линиям относятся уже устаревшие воздушные линии, служащие для передачи телефонных и телеграфных сигналов. Эти линии могут быть использованы и для обмена компьютерными данными. Но нужно учитывать низкие скоростные качества и плохую помехозащищенность линий на воздушных проводах.
Под беспроводными линиями связи понимается радиосвязь между передатчиком и приемником радиоволн.
При построении компьютерных сетей используются практически все типа линий связи. Но наиболее популярны в локальных сетях недорогие кабели «витая пара», а в магистральных линиях связи все чаще используется волоконно-оптический кабель. Дороговизна волоконно-оптического кабеля оправдывается eе высокими скоростными характеристиками и пропускной способностью.
Сетевые адаптеры и модемы. Типы доступа
Компьютеры непосредственно подключаются к линиям связи локальных сетей через сетевые адаптеры. Если же нужно организовать удаленное подключение компьютера к сети (локальной или глобальной), используется модем.
Сетевой адаптер (сетевая карта) - это интерфейсный блок, обеспечивающий сопряжение компьютера с линией связи. Сетевой адаптер занимается кодированием и декодированием информации, синхронизацией передачи сигналов по линии связи, а также проверкой правильности передачи.
Сетевой адаптер используется для локальных сетей.
Модем (сокращение от слое МОдулятор/ДЕМодулятор) - устройство, которое на стороне передатчика обеспечивает преобразование цифрового сигнала компьютера в модулированный аналоговый сигнал, а на стороне приемника выполняет обратное преобразование сигналов.
С помощью модемов множество индивидуальных пользователей подключаются к городским, региональным сетям, к Интернету, а также пользуются электронной почтой и участвуют в телеконференциях.
Концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы
Существенно улучшить характеристики сети при минимальных затратах позволяют концентраторы.
Концентратор (или повторитель) - это устройство, обеспечивающее физическое соединение различных сегментов кабеля с сетью. Концентратор имеет несколько портов, причем сигнал, пришедший на один из портов, повторяется на всех его портах. В англоязычной литературе за концентратором закрепилось название hub,(xa6), в переводе: центр деятельности.
Концентраторы применяются во всех основных сетевых технологиях (Ethernet, Token Ring, FDDI, ArcNet). Концентратор Ethernet обеспечивает соединение компьютеров в звезду, а концентратор Token Ring - соединение в кольцо. Благодаря концентраторам можно увеличить расстояний между узлами сети, а также повысить ее надежность.
Отдельные фрагменты сети соединяются между собой через коммутаторы. Коммутатор анализирует адреса назначения каждого кадра. Если компьютер-адресат находится в том же сегменте сети, что и отправитель, коммутатор соединяет между собой порты только этого сегмента, а остальные сегменты сети в обмене данными не участвуют. То есть нагрузка каждого сегмента сети уменьшается за счет исключения обменов в других сегментах.
Более эффективно, чем коммутаторы, изолируют обмен отдельных сегментов сети другие устройства, называемые маршрутизаторами. Маршрутизаторы позволяют также связывать в единую сеть подсети, работающие с различным протоколам, например, Ethernet и Token Ring. Маршрутизаторы являются интеллектуальными устройствами, они выбирают рациональный маршрут следования пакета данных из одного узла сети в другой узел.
Программное обеспечение и протоколы
Чтобы компьютерная сеть могла функционировать, требуется соответствующее программное обеспечение. На каждом компьютере, входящем в сеть должна быть установлена операционная система. Существует много операционных систем, поддерживающих работу локальных сетей, среди которых наиболее известны Novel NetWare и Windows NT. Первая их этих систем создана фирмой Novel, а вторая – фирмой Microsoft. Фактически все современные операционные системы (Novell, UNIX, Windows NT /95/98/2000) обеспечивают работу в локальных сетях