7.2. Средства коммуникации в компьютерных сетях
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются кабельные соединения (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии); радиоканалы наземной и спутниковой связи.
При выборе учитывают следующие показатели:
— стоимость монтажа и обслуживания;
— скорость передачи информации;
— ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров));
— безопасность передачи данных.
Главная проблема – в одновременном обеспечении этих показателей.
Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение, часто называемое “витой парой” (UTP). Позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается. Длина кабеля не может превышать 1000 м для обеспечения минимальной скорости передачи в 1 Мбит/с.
Кабель витой пары очень чувствителен к электромагнитным помехам. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару (STP).
Кабели неэкранированной витой пары классифицируются по производительности передачи данных по 5 уровням. Категории 1 и 2 позволяют получать невысокое качество передачи и используются исключительно для передачи речевой информации. Категория 3 является минимальным требованием для сетей со скоростью передачи 10 Мбит/с. Категория 4 используется в сетях со скоростями до 16 Мбит/с, а категория 5 – до 100 Мбит/с. Кабели категории 5 наиболее долговечны и надежны.
Кабели экранированной витой пары также классифицируются по стандартам (Type1 – Type9). Основным типом является кабель Type1 стандарта IBM. По своим характеристикам соответствует параметрам кабеля UTP категории 5.
Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара – один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
На рисунке 7.1 представлена витая пара категории 6 (между парами виден разделительный корд, у каждой пары свой шаг скрутки).
Коаксиальный кабель
Обеспечивает скорость до 10 Мбит/сек. На сегодня это далеко не самая распространенная, и не самая удобная технология.
Различают несколько разновидностей коаксиального кабеля.
Еthernet-кабель.
Первые сети Ethernet были построены на протоколе 10base5, использующей в качестве электрической среды передачи данных “толстый” (thick) Ethernet коаксиальный кабель или желтый кабель (yellow cable). Вследствие высокой помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителей не превышает 500 м, а общее расстояние сети – около 3 км.
Сheapernеt-кабель.
Так, использовать “толстый” коаксиальный кабель практически оказалось не слишком удобно, и практически сразу появился более простой и дешевый вариант 10base2, использующий соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, “тонкий” (thin) Ethernet коаксиальный кабель.
Рис. 7.2. “Тонкий” и “толстый” коаксиальный кабель
При соединении сегментов Сhеареrnеt-кабеля требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании.
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей максимум 300 м, а общее расстояние – около 1 км.
22. Компьютерные коммуникации. Компьютерные сети. Назначение компьютерных сетей.
Компьютерная коммуникация — процесс взаимообмена информацией между субъектами с помощью вербальных и невербальных коммуникативных систем, опосредованный компьютерными средствами коммуникации.
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. Видеокоммуникации – это телевидение, кино, видеофильмы. Аудиокоммуникации 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 – система взаимосвязанных компьютеров и терминалов, предназначенных для передачи, хранения и обработки информации.
Объединив компьютеры в сеть, можно использовать совместно многие ресурсы компьютера: память, принтеры, диски и пр. В зависимости от того, являются ли все компьютеры сети равноправными или имеется выделенный центральный компьютер (сервер), сети подразделяют на одноранговые и сети с выделенным сервером.
Сервер – узел сети, который предоставляет свои ресурсы другим узлам (компьютерам и т.д.), но сам при этом не использует их ресурсы. Клиентом называется узел сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не предоставляет (часто его еще называют рабочей станцией).
Компьютерные сети бывают локальные, региональные и глобальные.
Очень важным является вопрос топологии локальной сети. Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.
Существует три основных топологии локальной сети.
- Шина (bus). Все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи, и информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам.
- Кольцо (ring). Каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута.
- Звезда (star). К одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.
Региональная сеть – это сеть, соединяющая компьютеры и локальные сети для решения общей проблемы регионального масштаба.
Корпоративная сеть – это сеть, соединяющая локальные сети в пределах одной корпорации.
Глобальные сети (WAN – Wide Area Network) – это сети, соединяющие компьютеры, удаленные на большие расстояния, для общего использования мировых информационных ресурсов. Они охватывают всю страну, несколько стран и целые континенты.
В глобальных сетях нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи. Каждый компьютер имеет уникальный адрес, что позволяет «проложить к нему маршрут» для доставки информации.
Взаимодействие объектов сети осуществляется по каналам связи, для которых используют разные физические среды. Среда определяет средства соединения компьютеров (по телефонным проводам, по электрическим кабелям, с помощью радиоволн, по оптоволоконным кабелям и т.д.). Все это каналы связи. Их основные характеристики:
- скорость передачи данных (пропускная способность), измеряется числом бит в секунду;
- надежность (способность передавать информацию без искажений и потерь);
- стоимость;
- резервы развития.
Для передачи информации по каналам связи необходимо преобразовать компьютерные сигналы в сигналы физических сред. Для этого используются сетевые адаптеры. Сетевой адаптер (сетевая карта) – техническое устройство, выполняющее функцию сопряжения компьютеров с каналами связи.
Для связи компьютеров по телефонным линиям используется модем. Модем – устройство, производящее модуляцию (преобразование цифровых сигналов в аналоговые сигналы) и демодуляцию (преобразование аналоговых сигналов в цифровые). Модем используют вместо сетевых адаптеров в сетях, где каналами связи служат телефонные линии. Модемы бывают внешними и внутренними. Основная характеристика модема – скорость передачи данных (до 56000 бод).
Для того чтобы информацию, переданную одним компьютером, понял другой, необходимы единые правила передачи данных, называемые протоколами. Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому данные разделяются на блоки (пакеты) строго определенной длины, каждый такой пакет сопровождается служебным уведомлением (начало и конец пакета, номер).
9.2. Средства коммуникации в компьютерных сетях
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются кабельные соединения (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии); радиоканалы наземной и спутниковой связи.
При выборе учитывают следующие показатели:
— стоимость монтажа и обслуживания;
— скорость передачи информации;
— ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров));
— безопасность передачи данных.
Главная проблема – в одновременном обеспечении этих показателей.
Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение, часто называемое “витой парой” (UTP). Позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается. Длина кабеля не может превышать 1000 м для обеспечения минимальной скорости передачи в 1 Мбит/с.
Кабель витой пары очень чувствителен к электромагнитным помехам. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару (STP).
Кабели неэкранированной витой пары классифицируются по производительности передачи данных по 5 уровням. Категории 1 и 2 позволяют получать невысокое качество передачи и используются исключительно для передачи речевой информации. Категория 3 является минимальным требованием для сетей со скоростью передачи 10 Мбит/с. Категория 4 используется в сетях со скоростями до 16 Мбит/с, а категория 5 – до 100 Мбит/с. Кабели категории 5 наиболее долговечны и надежны.
Кабели экранированной витой пары также классифицируются по стандартам (Type1 – Type9). Основным типом является кабель Type1 стандарта IBM. По своим характеристикам соответствует параметрам кабеля UTP категории 5.
Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара – один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
На рисунке 9.1 представлена витая пара категории 6 (между парами виден разделительный корд, у каждой пары свой шаг скрутки).
Коаксиальный кабель
Обеспечивает скорость до 10 Мбит/сек. На сегодня это далеко не самая распространенная, и не самая удобная технология.
Различают несколько разновидностей коаксиального кабеля.
Еthernet-кабель.
Первые сети Ethernet были построены на протоколе 10base5, использующей в качестве электрической среды передачи данных “толстый” (thick) Ethernet коаксиальный кабель или желтый кабель (yellow cable). Вследствие высокой помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителей не превышает 500 м, а общее расстояние сети – около 3 км.
Сheapernеt-кабель.
Так, использовать “толстый” коаксиальный кабель практически оказалось не слишком удобно, и практически сразу появился более простой и дешевый вариант 10base2, использующий соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, “тонкий” (thin) Ethernet коаксиальный кабель.
Рис. 9.2. “Тонкий” и “толстый” коаксиальный кабель
При соединении сегментов Сhеареrnеt-кабеля требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании.
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей максимум 300 м, а общее расстояние – около 1 км.