Лекция №12. Компьютерные сети и телекоммуникации.
В настоящее время большинство компьютеров используется не изолированно от других компьютеров, а постоянно время от времени подключаются к локальным или глобальным компьютерным сетям для получения той или иной информации, посылки и получения сообщений и т.д.
Локальные сети.
В локальных сетях компьютеры расположены на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга и связаны между собой специальными линиями связи (коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель), используемыми для передачи информации между компьютерами.
ЛВС (локальные вычислительные сети позволяют обеспечить):
- Коллективную обработку данных пользователями, подключенными в сеть компьютеров и обмен данными между пользователями;
- Совместное использование программ;
- Совместное использование принтеров, модемов и других устройств;
Для объединения компьютеров в ЛВС необходим специальный контроллер, называемый сетевым адаптером. К нему подключаются соединительные провода. Однако для работы в сети этого не достаточно. Необходима специальная программа (или программы), которые обеспечивают передачу данных по сети. Эти программы делят представляемые данные на части и по определенной договоренности передают их другому компьютеру, на котором такая же или подобная программа передаваемые байты, соединяя их в единое целое. Договоренность, по которой производится передача, называется сетевым протоколом.
В протоколах оговаривается размер одной порции передаваемых данных и многое другое. В настоящее время существуют следующие наиболее часто используемые сетевые протоколы: IPX, NETBIOS.
Существуют различные способы соединения компьютеров в ЛВС:
- Соединение с выделенным сервером. В сети выделяется один компьютер-сервер, который работает на обслуживание остальных подключенных к нему компьютеров (станций). При этом станция использует весь или частично винчестер сервера, как свой собственный и может даже не иметь своего собственного винчестера. Программы, обеспечивающие такую работу: Novel NetWare, Windows NT Server.
- ЛВС с невыделенным сервером. Идея та же, что и в предыдущем случае. Но на сервере можно работать, как и на обычном персональном компьютере. Программы, обеспечивающие такую работу: Windows NT.
- Одноранговые сети. В этих сетях все компьютеры равноправны в своих возможностях. С любого возможен доступ к винчестеру остальных. Программы, обеспечивающие такую работу: Windows NT, Windows 95/98.
ЛВС в зависимости от назначения могут иметь различную конфигурацию (или архитектуру, или топологию).
В кольцевой ЛВС информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя способен связаться с любым абонентом сети.
В звездообразной (радиальной) ЛВС в центре находится центральный управляющий компьютер, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.
В шинной конфигурации компьютеры подключены к общему для них каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.
В древовидной – существует главный компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня, и т.д.
Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; пределом является полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером.
5. Телекоммуникационные системы в сетях
Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.
Абоненты сети – объекты, генерирующие и потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные компьютеры, комплексы ЭВМ, промышленные роботы, станки с программным управлением и т.д. Любой абонент подключается к станции.
Станция – это аппаратура, которая выполняет функции связанные с передачей, приемом информации. Совокупность абонента и станции называется абонентской системой. Для организации взаимодействия абонента необходима физическая передающая среда – каналы связи.
Каналы связи — это физическая среда: материал или пространство, обеспечивающие распространение сигналов, и аппаратные средства, передающие информацию от одного узла связи к другому. На базе физической передающей среды строится физическая коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами
Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средство передачи и приемник.
Передатчик – устройство, являющееся источником данных.
Приемник – устройство, принимающее данные. Приемником может быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.
Сообщение — это цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи.
Средство передачи – физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений. Для передачи сообщений в компьютерных сетях используют различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы. Особняком в этом отношении стоят локальные сети, использующие в качестве передающей среды витую пару проводов и специальные кабели.
Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются адаптерами или сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи.
6. Локальная вычислительная сеть (лвс)
Локальная вычислительная сеть, или, сокращенно ЛВС – это группа компьютеров объединённых совместно используемой средой передачи данных, как правило, кабелем. Используя единый кабель, каждый компьютер требует только одной точки подключения к сети, при этом он может полноценно взаимодействовать с любым другим компьютером в группе.
Геометрически ЛВС всегда ограничена по размерам небольшой площадью в силу электрических свойств кабеля, используемого для построения сети, и относительно небольшим количеством компьютеров, которые могут разделять одну сетевую среду передачи данных. ЛВС обычно располагается в пределах одного здания или, самое большее, нескольких близко расположенных зданий.
Некоторые технологии, такие как волоконная оптика, позволяют увеличить длину линий ЛВС до одного или двух километров, но применение ЛВС для соединение компьютеров, находящихся, например, в удалённых городах невозможно. Такое ограничение снимается применением глобальных (территориально распределённых) сетей (WAN, wide area network). В большинстве случаев ЛВС – это компьютерная сеть с узкополосной передачей и коммутацией пакетов.
Узкополосной локальной сетью называется такая сеть, в которой сетевой кабель (или другая сетевая среда) может передавать только один сигнал в любой момент времени. Широкополосная сеть способна передавать несколько сигналов одновременно, используя для каждого из них свою частоту передачи. В качестве распространённого примера широкополосной сети можно привести кабельное телевидение. Несмотря на то, что к телевизору подключен только один кабель, для просмотра можно выбирать любой из множества транслируемых каналов.
Узкополосная сеть использует импульсы, передаваемые непосредственно с сетевую среду, для создания простого сигнала, в котором в закодированной форме представлены двоичные (бинарные) данные. В сравнении с широкополосными сетями узкополосные могут быть протянуты на меньшие расстояния ввиду потерь мощности сигнала, связанных с электрическими помехами и другими факторами.
Изначально локальные сети предназначались для объединения сравнительно небольшого количества компьютеров в систему, названную позже рабочей группой. Владельцы сетей пришли к выводу о более существенной выгоде приобретения нескольких компьютеров и соединения их между собой для выполнения большинства необходимых вычислительных операций.Вместе с ростом возможностей персональных компьютеров и исполняемых приложений совершенствовались и вычислительные сети, построенные на их основе, а также методы проектирования таких сетей.
Локальные сети персональных компьютеров (лвс) получили широкое распространение, т.к. 80-90% информации циркулирует вблизи мест ее появления и только 10-20% связано с внешними взаимодействиями. Локальные сети связывают компьютеры ,размещенные на небольшом расстоянии друг от друга.
Главная отличительная особенность локальных сетей это единый, высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании. В качестве канала передачи данных используются витая пара, оптоволоконный кабель. Расстояния между ЭВМ в локальной сети небольшие до 10 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций и это упрощает их эксплуатацию.Основное назначение любой компьютерной сети-предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения ЛВС можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер— компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управления базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функции, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер-источник ресурсов сети. Особое внимание следует уделить одному из типов серверов — файловому серверу, или сокращенно файл-сервер.
Файл-сервер- хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте. Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным. Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменения данных различными пользователями, передачу данных. Для многих задач использования одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов.
Рабочая станция — персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует, как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой и обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.