Компьютерные сети и телекоммуникации
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и телекоммуникационного оборудования, обеспечивающая информационный обмен компьютеров в сети. Основное назначение компьютерных сетей — обеспечение доступа к распределенным ресурсам. Телекоммуникации (греч. tele — вдаль, далеко и лат. communicatio — общение) — это передача и прием любой информации (звука, изображения, данных, текста) на расстояние по различным электромагнитным системам (кабельным и оптоволоконным каналам, радиоканалам и другим проводным и беспроводным каналам связи). Телекоммуникационная сеть — это система технических средств, посредством которой осуществляются телекоммуникации. К телекоммуникационным сетям относятся: 1. Компьютерные сети (для передачи данных) 2. Телефонные сети (передача голосовой информации) 3. Радиосети (передача голосовой информации — широковещательные услуги) 4. Телевизионные сети (передача голоса и изображения — широковещательные услуги)
Архитектура компьютерных сетей
Архитектура — спецификации связи, разработанные для определения функций сети и установления стандартов различных моделей вычислительных систем, предназначенных для обмена и обработки данных.
Для стандартизации сетей Международная организация стандартов (OSI) предложила семиуровневую сетевую архитектуру. К сожалению, конкретные реализации сетей не используют все уровни международного стандарта. Однако этот стандарт дает общее представление о взаимодействии отдельных подсистем сети.
Семиуровневая сетевая архитектура
- Физический уровень (Physical Layer).
- Уровень управления линией передачи данных (Data Link).
- Сетевой уровень (Network Layer).
- Транспортный уровень (Transport Layer).
- Сеансовый уровень (Session Layer).
- Уровень представления (Presentation Layer).
- Уровень приложений (Application Layer).
Физический уровень (Physical Layer) обеспечивает виртуальную линию связи для передачи данных между узлами сети. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от следующего, более высокого уровня (уровень управления передачей данных), в сигналы, передающиеся по кабелю.
В глобальных сетях на этом уровне могут использоваться модемы и интерфейс RS-232-C. Характерные скорости передачи здесь определяются линиями связи и для телефонных линий (особенно отечественных) обычно не превышают 2400 бод.
В локальных сетях для преобразования данных применяются сетевые адаптеры, обеспечивающие скоростную передачу данных в цифровой форме. Скорость передачи данных может достигать десятков и сотен мегабит в секунду.
Уровень управления линией передачи данных (Data Link)обеспечивает виртуальную линию связи более высокого уровня, способную безошибочно передавать данные в асинхронном режиме. При этом данные обычно передаются блоками, содержащими дополнительную управляющую информацию. Такие блоки называют кадрами.
При возникновении ошибок автоматически выполняется повторная посылка кадра. Кроме того, на уровне управления линией передачи данных обычно обеспечивается правильная последовательность передаваемых и принимаемых кадров. Последнее означает, что если один компьютер передает другому несколько блоков данных, то принимающий компьютер получит эти блоки данных именно в той последовательности, в какой они были переданы.
Сетевой уровень (Network Layer) предполагает, что с каждым узлом сети связан некий процесс. Процессы, работающие на узлах сети, взаимодействуют друг с другом и обеспечивают выбор маршрута передачи данных в сети (маршрутизацию), а также управление потоком данных в сети. В частности, на этом уровне должна выполняться буферизация данных.
Транспортный уровень (Transport Layer) может выполнять разделение передаваемых сообщений на пакеты на передающем конце и сборку на приемном конце. На этом уровне может выполняться согласование сетевых уровней различных несовместимых между собой сетей через специальные шлюзы. Например, такое согласование потребуется для объединения локальных сетей в глобальные.
Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает интерфейс с транспортным уровнем. На этом уровне выполняется управление взаимодействием между рабочими станциями, которые участвуют в сеансе связи. В частности, на этом уровне выполняется управление доступом на основе прав доступа.
Уровень представления (Presentation Layer) описывает шифрование данных, их сжатие и кодовое преобразование. Например, если в состав сети входят рабочие станции с разным внутренним представлением данных (ASCII для IBM PC и EBCDIC для IBM-370), необходимо выполнить преобразование.
Уровень приложений (Application Layer) отвечает за поддержку прикладного программного обеспечения конечного пользователя.
Основная функция систем передачи данных в условиях функционирования вычислительных сетей заключается в организации быстрой и надежной передачи информации произвольным абонентам сети, а также в сокращении затрат на передачу данных.
Важнейшая характеристика сетей передачи данных — время доставки информации — зависит от структуры сети передачи данных, пропускной способности линий связи, а также от способа соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами сети и способа передачи данных по этим каналам. В настоящее время различают системы передачи данных с постоянным включением каналов связи (некоммутируемые каналы связи) и коммутацией на время передачи информации по этим каналам.
При использовании некоммутируемых каналов связи средства приема-передачи абонентских пунктов и ЭВМ постоянно соединены между собой, т.е. находятся в режиме «on-line». В этом случае отсутствуют потери времени на коммутацию, обеспечиваются высокая степень готовности системы к передаче информации, более высокая надежность каналов связи и, как следствие, достоверность передачи информации. Недостатками такого способа организации связи являются низкий коэффициент использования аппаратуры передачи данных и линий связи, высокие расходы на эксплуатацию сети. Рентабельность подобных сетей достигается только при условии достаточно полной загрузки этих каналов.
При коммутации абонентских пунктов и ЭВМ только на время передачи информации (т.е. нормальным режимом для которых является режим «off-line») принцип построения узла коммутации определяется способами организации прохождения информации в сетях передачи данных.
Существуют три основных способа подготовки и передачи информации в сетях, основанных на коммутации:
Компьютерные телекоммуникации
Компьютерные телекоммуникации применяются в различных сферах жизни современного общества: бизнесе, финансах, банковском деле, средствах массовой информации.
Телекоммуникации — это в широком смысле слова средства дистанционной передачи информации, такие как радио, телевидение, телефон, телеграф, телетайп, телекс, телефакс, а так же появившиеся сравнительно недавно компьютерные телекоммуникации.
Компьютерные телекоммуникации или телекоммуникации в узком смысле — это средства дистанционной передачи информации между компьютерами с использованием различных каналов связи.
В основе компьютерных телекоммуникаций находятся три основных элемента: компьютер, модем, телефонная сеть.
Предавать данные напрямую из одного компьютера на другой по телефонным линиям нельзя, так как компьютер использует цифровые сигналы, а телефонные линии — аналоговые. Преобразование цифровых сигналов в аналоговые называется модуляцией, а обратный процесс — демодуляцией. Выполет такое преобразование модем.
Модемы выпускаются двух видов: встроенные в компьютер и внешние. Наиболее известные фирмы, выпускающие высококачественные модемы: Hayes Microcomputer Products, US Robotics, Multech, Paradyne.
1. Скорость передачи данных отражает количество бит, передаваемых в секунду. Наиболее распространены модем со скоростью 1200, 2400 и 9600 бит/сек.. Максимальная скорость примерно 3800бит/сек. Очевидно, чем выше скорость, тем больший объем информации в единицу времени можно передать. С другой стороны, не все высокоскоростные модемы выдерживают устаревшее телефонное оборудование в нашей стране. А кроме того, чем выше скорость передачи данных, тем больше вероятность появления ошибок в данных. Поэтому модем должен поддерживать стандартный протокол коррекции ошибок MNP. В настоящее время существует 10 классов протокола. Начиная с класса 5, протокол не только позволяет корректировать ошибки, но и сжимать данные. Протоколы MNP встраиваются в модем и запускаются автоматически.
2. Модем должен быть Hayes- совместимым, т.е. выполнять определенный стандартный набор команд, разработанных фирмой Hayes Microcomputer Products. Большинство — команд для таких модемов начинаются с букв АТ.
Модемы работают в дуплексном или полудуплексном режиме передачи данных. При дуплексном режиме данные через модем передаются в обоих направлениях. При полудуплексном режиме данные передаются в каждый момент времени в одном направлении. Эта схема удобна, когда нужна односторонняя передача данных (факсы, пересылка файлов), но не подходит для интерактивного доступа (как например, в BBS).
Помимо своего основного назначения модем выполняет многие другие функции. Например, он может автоматически дозваниваться до абонента, отвечать на телефонный звонок или сообщать о состоянии телефонной линии в данный момент. Все эти функции модем выполняет под управлением компьютера.
При объединении нескольких коммуникационных систем образуется телеком- муникационная компьютерная сеть. Большая часть компьютеров, включенных в сеть, выполняет функции абонентских пунктов.
Абонентский пункт — это рабочее место пользователя, который имея компьютер, периферийное оборудование, модем, телефон, может подключится к какой- либо сети и получает или передает информацию.
Для того, чтобы компьютерные системы составляли единое целое, а информация по сети передавалась круглосуточно, в сети существуют компьютерные узлы связи, которые называются хост- компьютерами (Host-хозяин) Хост- компьютеры с модемами постоянно подключены к телефонной сети и через них связываются все абоненты.
Большая часть существующих сетей — это малые компьютерные сети, которые имеют всего один хост- компьютер.
Следующим типом сетей являются глобальные сети, объединяющие большие узловые компьютеры. Передача данных между такими компьютерами осуществляется через спутники или по выделенным каналам. Самая известная глобальная сеть Internet. Отечественные сети – Релком, Гласнет, Рико.
После подключения сети зарегистрированному пользователю предоставляются разнообразные услуги, среди которых главными являются :
компьютерная межперсональная телекоммуникация (обмен сообщениями, электронные бюллетени новостей, телеконференции и т.д.);
Всю совокупность систем компьютерных коммуникаций и потоков информации разной природы, циркулирующих в мировых сетях называют киберпространством.
Создаваемые на экране компьютера с помощью компьютерной технологии образы реальных объектов и процессов разнообразной природы — людей, музыкальных инструментов, приборов, станков, художественных произведений и т.п. называют виртуальной реальностью Разумеется это не «фотографии» объектов (пусть даже движущиеся, как в кино), с которыми вы не имеете никакого контакта, а вполне осязаемые предметы. С ними можно работать как с реальной вещью (например, настраивать и играть на пианино), проводить исследования и испытания.
Таким образом, киберпространство и виртуальная реальность, которые постепенно входят в нашу жизнь, приобщают нас к информационным ресурсам всего человечества, расширяют наш кругозор и меняют сам образ жизни.