Компьютерные сети. Аппаратные средства компьютерных сетей

10. Компьютерные сети. Аппаратные  средства компьютерных сетей.

Топология локальных сетей. Характеристики каналов связи

 

Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью совместного использования информации  пользователями, работающими на удаленных друг от друга ПК.

 Локальная компьютерная сеть объединяет несколько компьютеров и дает возможность пользователям совместно  использовать ресурсы ПК, а также подключенных к сети периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, модемов и т. д.). Это сети, с потенциально ограниченным числом компьютеров и/или небольшой длиной линий связи. Такие сети обладают высокой скоростью при сравнительно небольшой цене, но могут увеличиваться только до определенных пределов. Если возникает необходимость, то такие сети делят на отдельные сегменты и объединяют с помощью специального оборудования.

Пример: локальная сеть компьютерного класса.

В небольших локальных сетях все ПК обычно  равноправны, т.е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего ПК (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называют одноранговыми.  Если подключено  более 10 ПК, одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной.  Для большей  производительности и надежности при хранении информации в сети некоторые ПК специально выделяются для хранения файлов и программных приложений. Такие ПК наз. Серверами, а локальная сеть – сеть на основе сервера.

Каждый ПК, подключенный к Л.С., должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Основная функция адаптера – передача и прием информации из сети.  Соединение ПК (сетевых ададптеров) между собой производится с помощью кабелей различных типов : коаксиального, витой пары, оптоволоконного). Для подключения портативных ПК используют беспроводное подключение с помощью электромагнитных волн.

Региональные сети – объединяют ПК в пределах одного региона (города, страны, континента).

Корпоративные сети. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (военные, банковские) создают собственные сети в различных странах и городах (сеть корпорации Microsoft, сети Здравоохранения РФ и Минобороны, т.п.).

Глобальная компьютерная сеть (Internet) - это сети, объединяющие большие территории. Такие сети, как правило, создаются крупными организациями для предоставления услуг связи. В них используют высокоскоростные, специализированные линии дальней связи. Основное назначение глобальных сетей — организация взаимодействия между более мелкими территориальными сетями.

Услуги глобальной компьютерной сети: электронная почта, телеконференции, интерактивное общение, поиск данных, прием теле- радиопрограмм, Интернет – магазины и многое др.

Схема соединения ПК в локальную сеть называется топологией сети.

Основными характеристиками технологий обмена данными, применяемыми при создании сетей, являются характеристики максимальной пропускной способности, количества объединяемых в сеть компьютеров и максимального расстояния, на котором возможен обмен данными.

Варианты соединения ПК между собой:

Линейная шина. Для связи всех компьютеров в сети создается общий канал обмена данными, к которому подключаются все машины (самый простой пример — все компьютеры подключаются к общему кабелю). Способ логически самый простой, но небезопасный, ограничивающий количество компьютеров в сети и иногда приводящий к техническим проблемам.

Звезда. Компьютеры соединяются со специальным устройством — концентратором (или коммутатором) отдельными линиями связи. При этом возрастает надежность, такая сеть менее чувствительна к отказам, но она требует центрального устройства, прокладки большего количества линий и зависит от работы центрального устройства. Это самый популярный сейчас способ построения сетей.

Кольцо. В этой топологии компьютеры соединяются по кругу. Физически это реализуется с помощью устройств-коммутаторов, логически — специальным программным обеспечением. Такая топология требует сложных программ, но позволяет контролировать состояние сети (устраняя ошибки или используя резервное «кольцо» связи) и не теряет производительности под большой нагрузкой.

Сети соединяются между собой с помощью специализированных компьютеров на основе общих межсетевых протоколов обмена.

Межсетевые протоколы обмена — наборы правил, позволяющие передавать информацию независимо от технологии, использованной для организации сети. Такие протоколы позволяют организовать транзитную передачу данных, объединяя так сети. 

Образованное таким образом самое крупное объединение сетей называется межсетевой средой — Интернетом.

Под компьютерной телекоммуникационной (вычислительной) сетью понимается программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по линиям связи. Для организации такого обмена, в первую очередь, требуется ряд аппаратных средств, позволяющих организовать специальные или использовать уже существующие линии связи для приема и передачи цифровой информации.

При использовании аналоговой линии связи (например, телефонной) для обмена данными требуется устройство модулятор-демодулятор (модем), выполняющий преобразование цифровых сигналов в аналоговые. Пример такого устройства — модем для коммутируемой телефонной линии.

При использовании цифровой линии связи (например, специализированной   компьютерной   сети)   применяется устройство-адаптер, выполняющее преобразование кодов в стандарт, используемый сетью. Примером такого устройства может служить адаптер для подключения к сети Ethernet.

Комплекс из линии связи и устройств, передающих и принимающих информацию, называется каналом связи.

К основным характеристикам любого канала связи относят:

1) Пропускную способность. Это количество информации, которое можно передать через этот канал за единицу времени. Единицей измерения, таким образом, оказывается количество битов в секунду. В некоторых случаях указывают два числа — пропускную способность при приеме и при передаче данных.

2) Надежность канала. Под надежностью канала понимают вероятность возникновения ошибки при передаче данных. Чем меньше вероятность, тем надежнее канал. Надежность канала 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.

3. Максимальную дальность.  Канал связи может иметь некоторую максимальную длину в зависимости от используемой технологии передачи данных. Например, в сети, построенной по стандартам FastEthernet, максимальная длина медного кабеля между узлом и устройством сети — 100 метров.