Система передачи данных
Система передачи данных – это совокупность средств, служащих для передачи информации.
Технические средства передачи данных
Технические средства передачи данных представляют собой физические средства соединения для передачи данных между системами.
Сетевой адаптер позволяет подключить локальную машину в сеть (подключить компьютер к кабелю сети), то есть создать новую РС. Сетевой адаптер называют сетевым интерфейсом или сетевой картой.
Для объединения компьютеров в локальную сеть необходимы сетевые адаптеры для подключения компьютера к кабелю, разъемы, сам кабель и, возможно, концентратор для объединения компьютеров при использовании топологии «звезда».
Сетевой адаптер вставляют в материнскую плату компьютера. Он имеет один или два разъема для подключения кабеля.
Передачей сигналов называется способ пересылки данных в носителе (среде передачи). Среды передачи данных разбиваются на две большие категории:
— кабельная среда передачи данных;
— беспроводная среда передачи данных.
Кабельная среда передачи данных предполагает наличие определенных видов кабелей. Тремя распространенными типами кабеля являются:
Витая пара (Twisted Pair) содержит две или более пар скрученных медных проводников, заключенных в одну оболочку. Максимальная длина одного сегмента витой пары составляет около 100 метров при скорости передачи данных до 10 Мбит/сек.
Различают два типа витых пар: неэкранированную витую пару (UTP) и экранированную витую пару (STP).
Достоинством сети на базе витой пары является низкая стоимость оборудования и возможность использования имеющейся телефонной сети. Длина кабеля не может превышать 1000 метров при скорости передачи данных 1Мбит/сек.
Коаксиальный кабель (Coax) имеет два проводника с общей центральной осью. В центре такого кабеля проходит сплошной медный проводник или многожильный провод. Он заключен в пластиковый вспененный изолированный слой. Скорость передачи данных по коаксиальному кабелю – до 300 Мбит/сек. Недостатками данного кабеля являются — неудобство работы с ним и довольно высокая стоимость такого провода
Волоконно-оптический кабель (Fiber Optic) производится из светопроводящего стекла или пластиковых волокон. Максимальная длина кабеля на основе оптоволокна существенно больше, чем для кабеля на основе витой пары или коаксиал. С другой стороны, цена оптоволоконных кабелей достаточно высока по сравнению с другими типами кабелей.
Беспроводная среда передачи данных применятся в случае, когда большое расстояние или препятствия затрудняют применение другого носителя. Существует два основных типа беспроводной среды передачи данных: микроволновое и инфракрасное излучение.
В свою очередь, микроволновые системы передачи данных можно разделить на наземные микроволновые коммуникации (обычно используются параболические антенны, позволяющие передавать и получать сигнал в нижнем гигагерцевом диапазоне) и спутниковые микроволновые коммуникации (передают сигнал между направленными параболическими антеннами). Основное отличие спутниковых систем в том, одна антенна находится на спутнике, висящем над землей на геостационарной орбите. Стоимость наземных микроволновых систем относительно невысокая при использовании их на небольших расстояниях (сотни метров), а стоимость спутниковых микроволновых систем очень высокая (несколько миллионов долларов).
В инфракрасных средах передачи данных применяется свет. Стоимость зависит от вида используемого оборудования. Системы, действующие на большом расстоянии, где обычно применяются мощные лазеры, могут быть очень дорогими. В последнее время наиболее эффективным способом связи в сетях является беспроводная среда передачи данных.
Выбор сетевой среды передачи данных диктуется типом сети и выбранной топологией. Требуемые же по стандарту физические характеристики кабеля закладываются при его изготовлении, о чем и свидетельствуют нанесенные на кабель маркировки. Сегодня практически все сети проектируются на базе UTP и волоконно-оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют лишь в исключительных случая.
Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) – устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи, предназначенный для преобразования цифровых сигналов в аналоговые и обратно.
Чаще всего модемы используются для передачи информации от компьютера к компьютеру, управления удаленными компьютерами и локальными сетями, другим электронным оборудованием, при работе с удаленными терминалами в многопользовательских системах.
Программные средства передачи данных
Программные средства передачи данных – это комплекс программ, обеспечивающий передачу данных.
Программное обеспечение системы передачи данных можно разделить на программы общего назначения и специализированные программы. Программы общего назначения предназначены для организации передачи данных между пользователями и доступны любым пользователям системы, а программы специального назначения предназначены для ограниченного круга пользователей.
Программное обеспечение компьютерных сетей
Программное обеспечение (ПО) КОМПЬЮТЕРНЫХ сетей отличается большим многообразием, как по своему составу, так и по выполняемым функциям. Оно автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.
Сетевые архитектуры компьютерных сетей
Компьютерные сети имеют сложную структуру из-за больших различий между компьютерными системами (техническое и программное обеспечение для ЭВМ, работающих в сети, разработано различными организациями и часто бывают несовместимыми).
Решение задачи совместимости приводит к базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем – OSI (Open System Interconnection – связь открытых сетей).
Модель OSI представляет собой общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Модель OSI служит базой для производителей сетевого оборудования.
Модель OSI создана Международной Организацией по Стандартизации (ISO). Эта модель разделяет сетевые коммуникации на отдельные уровни, облегчающие разработку и внедрение сетей, а также служит базисом при разработке совместимого сетевого оборудования.
Она выполняет координирующие действия в области:
взаимодействия прикладных процессов;
форм представления данных;
единообразного хранения данных;
управления сетевыми ресурсами;
безопасности данных и защиты информации;
диагностики программ и технических средств.
Модель OSI имеет семь уровней взаимодействия узлов сети.
В модели предусмотрено, что взаимодействуют только смежные уровни. Изменение состояния одного из уровней приводит к немедленному изменению состояния только смежных уровней.
Сообщение, передающееся через компьютерную сеть, соответствует в модели OSI уровню приложений, в процессе прохождения по сети доходит до физического уровня и далее в обратном порядке до достижения прикладной программы на другой рабочей станции через ее уровень приложений.
Идея уровневой организации состоит в предоставлении определенного сервиса более высокому уровню и использовании сервиса нижележащего уровня.
Физический уровень (Physical Layer) определяет физические, механические и электрические характеристики линий связи. На этом уровне выполняется преобразование данных, поступающих от канального уровня, в сигналы, которые затем передаются по линиям связи. В локальных сетях это преобразование осуществляется с помощью сетевых адаптеров, в глобальных сетях для этой цели используются модемы.
Канальный уровень (Data Link) определяет правила использования физического уровня узлами сети. Этот уровень подразделяется на два подуровня: контроль доступа к среде (Media Access Control), связанный с доступом к сети и ее управлением, и логический контроль связи (Logical Link Control), связанный с передачей и приемом пользовательских сообщений. Именно на уровне Data Link обеспечивается передача данных кадрами, которые представляют собой блоки данных, содержащие дополнительную управляющую информацию. Исправление ошибок осуществляется автоматически путем повторной посылки кадра. Кроме того, на этом уровне обеспечивается и правильная последовательность передаваемых и принимаемых кадров.
Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает маршрутизацию, то есть выбор маршрута передачи данных в сети, и управление потоком данных в сети (буферизацию данных и т.д.).
Транспортный уровень (Transport Layer) осуществляет разделение или сборку сообщений на пакеты в том случае, когда в процессе передачи или приема находится более одного пакета, а также контроль очередности прохождения компонент сообщения. Кроме того, на этом уровне через шлюзы выполняется согласование сетевых уровней различных несовместимых сетей.
Сеансовый уровень (Session Layer) выполняет функции координации связи между рабочими станциями. Уровень обеспечивает создание сеанса связи, управление передачей и приемом пакетов сообщений и завершение сеанса.
Уровень представления (Presentation Layer) служит для шифрования, сжатия и кодированного преобразования данных.
Уровень приложений (Application Layer) является интерфейсом между прикладными программами и процессами модели OSI, отвечая за поддержку программного обеспечения конечного пользователя.
Обычно семь уровней OSI объединяют в три группы:
группа утилит и приложений — 7-ой уровень.
группа преобразования информации — с 3-го по 6-ой уровни.
группа физическая — 1-ый и 2-ой уровни.
Топология компьютерных сетей
Топология сети характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров, отражает структуру, образуемую узлами сети и множеством связывающих их каналов. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих узлов, их типы и длина каналов.
С точки зрения физического расположения функциональных компонентов сети (кабелей, рабочих станций и т.д.) и метода доступа к среде передачи можно выделить четыре базовые топологии: «общая шина», «звезда», «кольцо» и «ячеистая (сотовая)».