2. Назначение, компоненты и общая структура компьютерной сети
Компьютерная сеть (информационно-вычислительная сеть) — это система распределенных на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.
Сети могут обеспечить:
- удаленный доступ пользователей к ресурсам сети (базам и банкам данных, экспертным системам, высокопроизводительным ЭВМ, высококачественным принтерам и графопостроителям и др.);
- создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователей к информации;
- предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).
Обобщенная структура взаимосвязанных сетей
ЭВМ — вычислительные средства сети, которые могут быть разных классов и типов и работать под управлением различных операционных систем. Для работы в сети ЭВМ должна быть укомплектована необходимыми техническими средствами (например: сетевым адаптером, модемом для телефонных каналов связи, устройством преобразования сигналов для телеграфных каналов, абонентской радиостанцией для радиоканалов и др.) и программами, поддерживающими работу этих устройств.
ЦУС — центр управления сетью, где работает администратор сети. В ЦУС, как правило, устанавливается ЭВМ, обладающая наивысшей производительностью и большим объемом памяти и оснащенная специальным программным обеспечением.
Администратор сети — это человек или группа лиц, которые выполняют следующие функции:
- проверку работоспособности компонентов сети, отключение неисправных, подключение отремонтированных или новых компонентов;
- установление конфигурации сети;
- определение дисциплины (порядка) обслуживания пользователей;
- учет времени работы пользователей и компонентов сети.
Терминалы (Т) — устройства ввода/вывода информации без ее обработки.
Средства коммуникаций (СК) — комплекс технических и программных средств для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. В сетях используются каналы связи с различными физическими средствами передачи сигналов: проводными, оптоволоконными и по радио.
Так как в разные годы сети разрабатывали различные организации, ориентируя их на определенные типы ЭВМ, классы задач и сферы применения, то исторически сложилось так, что среди компьютерных сетей нет единообразия. Поэтому взаимодействие между сетями осуществляется в рамках протоколов.
Протокол — это система соглашений, которые определяют все аспекты информационного взаимодействия между компонентами одной сети или разных сетей. Протокол включает правила, процедуры, алгоритмы и требования, касающиеся порядка взаимодействия между компонентами сети. Связь сетей с разными протоколами производится через шлюзы, а с одинаковыми протоколами — через мосты. Шлюзы и мосты осуществляют согласование различных протоколов.
Шлюз (Ш) — комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между неоднородными сетями, т.е. включающими программно-несовместимые ЭВМ.
Мост (М) — комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между однородными сетями, т. е. в которые входят программно-совместимые ЭВМ.
Вопрос 2. Общая структура компьютерной сети. Топология сетей.
Одним из способов реализации распределенной обработки данных является компьютерная сеть. Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.
Компьютерные сети обладают следующими возможностями, что делает их привлекательными для пользователей:
- обеспечивают параллельную обработку данных несколькими ЭВМ;
- поддерживают распределенные базы информации, когда данные, требуемые для решения прикладных задач, а также программы обработки этих данных распределяются по сети, разгружая ресурсы отдельных компьютеров и приближаясь к тем точкам сети, где они наиболее актуальны;
- обеспечивают возможность специализации отдельных ЭВМ для решения определенных задач;
- автоматизируют обмен информацией и программами между компьютерами сети;
- резервируют вычислительные мощности и средства передачи информации на случай выхода из строя отдельных из них;
- обеспечивают перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;
- повышают уровень загрузки отдельных компьютеров и оборудования.
Структура компьютерной сети включает следующие элементы:
Абоненты сети — объекты, представляющие собой источник или потребитель информации.
Станция — аппаратура, которая выполняет функции передачи и приема информации.
Абонентская система — совокупность абонента и станции.
Для организации взаимодействия абонентов необходима специальная среда, которая имеет название физическая передающая среда — это линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.
ЭВМ, входящие в состав сети, могут располагаться случайным образом. Однако для управления сетью имеет значение то, как территориально размещаются ЭВМ.
Т 
опология — это способ организации (соединения) абонентов сети друг с другом. Выделяют звездообразную, кольцевую, многосвязную, с общей шиной и иерархическую топологии (рис. 1).
звездообразная кольцевая многосвязная
с общей шиной иерархическая
Рис. 1. Виды топологии компьютерных сетей (УК — устройство коммутации)
Вопрос 4. Характеристика процесса передачи данных.
Для оценки качества любой сети используются такие характеристики, как скорость передачи данных, достоверность передаваемой информации, пропускная способность и надежность канала связи.
Важнейшей характеристикой любой сети является скорость передачи данных, измеряемая количеством битов информации, передаваемых за секунду (бит/с).
Пропускная способность — это количество символов, передаваемых за секунду (знак/с).
Отношение числа ошибочно переданных символов к общему числу переданных знаков называется достоверностью передаваемой информации.
Надежность сети определяется средним временем работы сети без сбоев и ошибок.
Скорость передачи данных зависит от способа соединения и передачи данных. Существует три основных способа передачи информации в сетях, основанных на коммутации каналов, сообщений и пакетов.
Метод коммутации каналов требует предварительного установления прямого физического соединения между источником и получателем сообщения на все время передачи информации, что является недостатком метода. Данный способ соединения используется в сетях, где необходима непрерывность передачи данных, например, в телефонных сетях.
Метод коммутации сообщений требует последовательного физического соединение лишь между двумя соседними узлами. В зависимости от занятости требуемого канала сообщение либо передается на соседний узел, либо становится в очередь для последующей передачи. Это обеспечивает независимость работы отдельных участков сети и повышает эффективность использования каналов связи.
Метод коммутации пакетов предполагает разбиение сообщения на части — пакеты — фиксированной длины, снабжаемые адресом получателя. После прихода на место назначения из пакетов формируется сообщение. Достоинством этого метода является то, что разные пакеты могут передаваться между узлами разными каналами связи (если это позволяет топология сети). Это приводит к сокращению общего времени передачи всего сообщения.
- Назовите основные этапы развития сетевых технологий.
- Когда и где была построена сеть SAGE?
- Когда была построена первая сеть в СССР?
- По каким признакам классифицируют компьютерные сети?
- Что такое распределенная обработка данных?
- Дайте определение сети связи.
- Как подразделяются сети по территориальному признаку?
- Как подразделяются сети по структуре построения?
- Перечислите элементы компьютерной сети.
- Как называется способ соединения компьютеров в сети?
- Какие виды соединений компьютеров в сети Вы знаете?
- Что такой коммутация?
- Назовите основные характеристики передачи данных.
- В каких единицах измеряется скорость передачи информации?
- Какой способ соединения используется в сетях, где необходима непрерывность передачи данных?