Контрольная работа по "Информатике"

 

 

 

 

Понятие компьютерной сети

Компьютерная сеть (Computer Network) - это множество компьютеров, соединенных линиями связи и  работающих под управлением специального программного обеспечения.

Под линией связи обычно понимают совокупность технических  устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.

Каналом связи обычно называют систему технических устройств  и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение  между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в  себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.

Главной целью объединения  компьютеров в сеть является предоставление пользователям возможности доступа  к различным информационным ресурсам (например, документам, программам, базам данных и т.д.), распределенным по этим компьютерам и их совместного использования. Важной характеристикой любой компьютерной сети является широта территории, которую она охватывает. Широта охвата определятся взаимной удаленностью компьютеров, составляющих сеть и, следовательно, влияет на технологические решения, выбираемые при построении сети. Классически выделяют два типа сетей: локальные сети и глобальные сети.

К локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) - это сети, предназначенные  для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.

Не так давно к двум указанным типам сетей добавился еще один - так называемые городские сети (Metropolitan Area Network, MAN). Такие сети предназначены для обеспечения взаимодействия компьютеров и/или локальных сетей, рассредоточенных на территории крупного города (как правило, в радиусе до 100 км), а также для подключения локальных сетей к глобальным. Для построения таких сетей используются достаточно качественные цифровые линии связи, позволяющие осуществлять взаимодействие на относительно высоких по сравнению с глобальными сетями скоростях.

Независимо от того, какую  территорию покрывает сеть, какие  технологические решения лежат  в основе ее организации, существуют общие принципы сетевого взаимодействия, которым должно подчиняться функционирование сети. Именно выработка таких общих принципов способствовала в свое время появлению Интернет (Internet) как объединенной сети (иногда даже используется термин «гиперсеть»), собравшей в своем составе локальные, городские и глобальные сети всей планеты.

 

Линии связи  и их типы

Практически одновременно с появлением ЭВМ возникла проблемы передачи информации между ними. Можно  передавать информацию с помощью, так  называемых машинных носителей информации: магнитных дисков и магнитных  лент, лазерных дисков и прочих. Но этот способ достаточно медленный и неудобный. Значительно лучше связать ЭВМ кабелями, чтобы они обменивались информацией самостоятельно, без участия человека. Если соединить две ЭВМ и написать программы для передачи информации, то можно получить простейшую вычислительную сеть.

Любая сетевая технология должна обеспечить надежную и быструю  передачу дискретных данных по линиям связи. И хотя между технологиями имеются большие различия, они  базируются на общих принципах передачи дискретных данных, которые рассматриваются в этой главе. Эти принципы находят свое воплощение в методах представления двоичных единиц и нулей с помощью импульсных или синусоидальных сигналов в линиях связи различной физической природы, методах обнаружения и коррекции ошибок, методах компрессии и методах коммутации.

Линия связи состоит  в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические  информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является термин канал связи(channel). Физическая среда передачи данных (medium) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

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. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Радиоканалы наземной и  спутниковой связи образуются с  помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

 

Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой группу ПК, а также периферийное оборудование, объединенные одним или несколькими автономными высокоскоростными каналами передачи цифровых данных (в том числе проводными, волоконно-оптическими, радио - СВЧ или ИК-диапазона) в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. ЛВС служит для решения комплекса взаимосвязанных функциональных и/или информационных задач (например, в рамках какой-либо организации или ее автоматизированной системы), а также совместного использования объединенных информационных и вычислительных ресурсов. В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на виды: «клиент-серверная», «файл-серверная», а также «одноранговые». ЛВС могут иметь в своем составе средства для выхода в распределенные и глобальные вычислительные сети.

 

Варианты построения локальных вычислительных сетей

AppleTalk - наименование технологии  и средств программного обеспечения  для создания кабельных одноранговых  ЛВС небольших организаций (например, издательств, имеющих несколько  ПК и 1-2 принтера в одном  здании) на базе ПК Macintosh фирмы Apple. Расстояние между наиболее удаленными узлами в этой сети не должно превышать 500 м.

ARCnet (Attached Resource Computing Network) - нестандартная сетевая архитектура,  разработанная корпорацией Datapoint в середине 1970-х гг. Метод доступа основан на передаче маркера в сети с шинной топологией. Недостатком этой архитектуры является невысокая скорость передачи данных (2,5 Мбит/с). Отличительной особенностью этой архитектуры является возможность использования весьма длинных сегментов (до нескольких километров).

Broadband LAN - широкополосная  локальная сеть, рассчитанная на  скорость передачи данных свыше  600 Мбит/с.

Bus network - ЛВС с шинной  топологией, все станции которой  подсоединены к одному кабелю. Каждая станция, принимая сигналы, переданные одной из станций, имеет возможность распознать предназначенные ей пакеты и проигнорировать остальные.

CD-ROM based LAN -- локальная сеть, основанная на использовании  CD-ROM.

Технологии  обработки данных

Наиболее значимыми  технологиями обработки передаваемых данных (пакетов) являются коммутация и маршрутизация. До недавнего времени эти два понятия имели абсолютно разные значения -- как по технологии обработки пакетов, так и по уровням модели OSI, на которых работают оба эти метода управления данными в сети, -- и не могло быть и речи, чтобы объединить эти понятия. Сегодня развитие сетевых технологий идет быстрыми темпами. Все возрастающий объем передаваемой информации, физический рост сетей и межсетевого трафика подстегивают производителей к выпуску все более мощных и «умных» устройств, использующих новые (совсем новые или комбинации традиционных) методы передачи и сортировки данных.

В общедоступном значении слова маршрутизация означает передвижение информации от источника к пункту назначения через объединенную сеть. При этом, как правило, на пути встречается, по крайней мере, один узел. Маршрутизация часто противопоставляется объединению сетей с помощью моста, которое, в популярном понимании этого способа, выполняет точно такие же функции.

Тема маршрутизации освещалась в научной литературе о компьютерах более 2-х десятилетий, однако с коммерческой точки зрения маршрутизация приобрела популярность только в 1970 гг. В течение этого периода сети были довольно простыми, гомогенными окружениями. Крупномасштабное объединение сетей стало популярно только в последнее время.

 

Технологии  передачи данных по каналам Интернета

Технологии широкополосного  доступа в Интернет семейства DSL - «Цифровая абонентская линия» построены  на использовании незанятой части  спектра абонентского (например, телефонного) кабеля для увеличения пропускной способности линии до 9 Мбит/с. В отличие от кабельных модемов, эту емкость получает полностью один абонент, при этом характер услуг может интегрироваться. В настоящее время разрабатываются и/или используются различные технологии реализации цифровой абонентской линии связи: ADSL, IDSL, R-ADSL или RADSL, HDSL, SDSL, SHDSL, VoDSL (Voice over DSL), VDSL, G.Lite (ADSL Lite) и др. Обобщенно их называют xDSL. Основные отличия указанных реализаций DSL определяются расстоянием передачи сигналов, скоростью передачи, различиями симметричности трафика к поставщику услуг и к пользователям, а также способом передачи сигналов: последовательным и параллельным. В России быстро увеличивается число пользователей Интернета по технологии xDSL.

dotNet - «Дот-Нет»: инициативный проект  фирмы Microsoft, включающий в себя  комплекс технологий, программных  средств, стандартов и средств  разработки, направленный на обеспечение  создания единого информационного  пространства в Интернете и соединяющий или согласующий между собой современную вычислительную технику и программное обеспечение. dotNet имеет три прикладных направления: первое ориентировано на пользователей и разработчиков, программных и технических средств, второе - на профессионалов - разработчиков информационных технологий, третье - на бизнесменов.

 

Технологии обработки  данных

В настоящее время одним  из приоритетных направлений работы фирм, поставляющих программное обеспечение, является интегрирование локальной сети предприятия интранет (Intranet), в которой происходит основная работа компании, в глобальную сеть с тем, чтобы сотрудники этого предприятия легко могли создавать свои документы в формате HTML (HyperText Markup Language) и ссылаться на другие документы. Организация виртуальных корпоративных сетей, базирующихся на Internet, позволяет связать воедино все филиалы поставщиков и заказчиков, не создавая собственной сетевой инфраструктуры.

Интеграция корпоративной сети Intranet и глобальной сети основывается на использовании однотипных методов хранения и представления информации. Файловая система компьютера построена по иерархическому принципу, предусматривающую древовидную структур хранения данных. Web серверы Internet имеют гипертекстовую схему представления данных, предусматривающую создание в документах ссылок на другие документы, в которых содержатся пояснения различных терминов, иллюстрации, аудиофайлы и видеоролики. Стандарт на построение таких документов определяется HTML. Разрабатывается программное обеспечение технологии text-to-speech - перевода текста в голосовое сообщение.

В последние годы Microsoft предложила ряд новых технических решений, обеспечивающих работу пользователя в Internet. Совместно с корпорацией Intel Microsoft разрабатывает новый протокол, улучшающий способы передачи аудио и видеоинформации по Internet. Протокол, основанный на спецификациях ITL) и инженерной группы Internet (IETF), будет включать следующие протоколы: Т. 120 для документоконференций, Н.323 для аудио и видеоконференций, RTP/RTCP и RSVP на управление телеконференциями в Internet. Следует отметить, что ряд телефонных компаний группы Bell (RBOC) направили в федеральную комиссию по телекоммуникациям (FCC) протест на использование аудиотехнологий в Internet.

Технология CGI (Common Gateway Interface) подразумевает использование в составе ресурса Интернет интерактивных элементов на базе приложений, обеспечивающих передачу потока данных от объекта к объекту. Именно так организовано во Всемирной сети большинство чатов, конференций, досок объявлений, гостевых книг, поисковых машин и систем подсчета рейтинга. В общем случае принцип работы CGI выглядит следующим образом: пользователь заполняет на web-страничке ту или иную форму и нажимает на кнопку, после чего встроенная в код HTML строка вызова CGI-скрипта запускает соответствующую программу CGI и передает ей управление процессом обработки информации. Введенные пользователем данные отсылаются этой программе, а она, в свою очередь, «встраивает» их в другую страницу, отправляет по почте или трансформирует каким-либо иным способом.