Технические средства передачи данных
Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных.
Основное назначение компьютерных сетей – обеспечение эффективного представления различных компьютерных услуг пользователям сети путем организации их доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.
Принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети определяются архитектурой компьютерной сети.
Архитектура – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов сложного объекта. Архитектура компьютерной сети определяет основные элементы сети; характер и топологию взаимодействия этих элементов; логическую, функциональную и физическую организацию технических, программных, организационных и информационных средств сети.
Рис. 14.1. Состав базовых компонентов компьютерной сети
Техническое обеспечение компьютерных сетей
Техническое обеспечение (hardware) – комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы либо сети.
Техническое обеспечение включает компьютеры (ЭВМ) и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но при этом важную роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Для обеспечения безопасности данных используют аппараты шифрования информации.
Техническое обеспечение предназначено для поддержки работы программного обеспечения.
· персональный компьютер (ПК), называемый Рабочей станцией (РС или WS (Work Station));
· периферийное оборудование сети.
Рис. 14.2. Техническое обеспечение компьютерных сетей
Рабочая станция
Рабочая станция (Work Station) – абонентская система, специализированная на решении определенных задач пользователя. Требования, предоставляемые к составу РС, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой операционной системы и некоторыми другими факторами.
В сетевой среде сервер выделен для выполнения конкретной задачи при поддержке других компьютеров в сети. Один сервер может выполнять множество необходимых задач, либо для конкретных задач выделяются отдельные серверы.
Термин “сервер” имеет два значения:
1. Элемент аппаратуры, предоставляющий совместно используемый сервис в сетевой среде.
2. Программный компонент, предоставляющий общий функциональный сервис другим программным компонентам.
Далее речь пойдет о сервере как об элементе аппаратуры – компьютере, играющем роль сервера.
Файловые серверы предоставляют средства, позволяющие пользователям сети совместно работать с файлами. В зависимости от типа предоставляемого файлового сервиса (передача файлов, хранение и перенос файлов, синхронизация файлов при обновлении, архивация файлов и т.д.) можно выделить:
Архивационные серверы – серверы, предназначенные для резервного копирования информации на автономные устройства хранения данных.
Серверы передачи данных – серверы, предназначенные для передачи файлов между клиентами сети.
Серверы хранения файлов – серверы, предназначенные для хранения редко используемых данных.
Также файловые серверы можно классифицировать по выполняемым ролям в компьютерной сети: выделенные и невыделенные файловые серверы.
Выделенный файл-сервер используется только как файл-сервер и не может выступать в качестве рабочей станции.
В отличие от выделенного файл-сервера невыделенный файл-сервер может совмещать в себе как функции файл-сервера, так и рабочей станции.
Серверы печати предоставляют средства совместного использования ресурсов принтера. Эти серверы позволяют совместно работать с принтерами нескольким пользователям, размещать устройства печати там, где удобнее, увеличить производительность рабочих станций, совместно использовать в сети устройства факсимильной передачи данных. При наличии в сервере печати факс-модемных плат пользователи сети могут воспользоваться службами передачи факсимильных сообщений. Факс-сервер позволяет принимать файлы непосредственно на рабочей станции, а программное обеспечение оптического распознавания символов (OCR) способно преобразовать эти факсы в редактируемый текст, экономя немало времени и усилий.
Серверы сообщений предоставляют средства обмена сообщениями, использующие разные методы коммуникаций. Существуют основные типы служб сообщений: электронная почта, приложения для рабочих групп, объектно-ориентированные сообщения, службы каталогов. Поэтому в совокупности серверов сообщений можно выделить:
Серверы электронной почты – серверы, предназначенные для организации электронной почты.
Серверы службы каталогов – серверы, которые помогают пользователя находить, защищать и сохранять информацию в сети.
Требования повышенной производительности привели к созданию суперсерверов. Это серверы высокой производительности, выполняющие обработку данных для большого числа клиентов.
Существует классификация серверов, определяемая масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер). В зависимости от числа пользователей и характера решаемых задач требования к составу оборудования и программного обеспечения сервера, его надежности и производительности сильно варьируются.
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 и спутниковые микроволновые коммуникации (передают сигнал между направленными параболическими антеннами). 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. Сегодня практически все сети проектируются на базе UTP и волоконно-оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют лишь в исключительных случаях.
Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) – устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи, предназначенное 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.
3.2. Технические средства для передачи информации в сети
- Сетевой адаптер(плата) для подключения к сети.
- Модем– преобразователь потока битов в аналоговые сигналы и наоборот.
- Концентратор и коммутатор — это устройства, объединяющие несколько внутренних каналов связи в один внешний. Отличие состоит в том, что концентраторы используются для расширения сети, а коммутаторы контролируют и управляют сетевым трафиком (трафик от англ. traffic — дорожное движение, в компьютерной технике — объём информации или поток информации, передаваемой по сети), анализируя адреса назначения каждого пакета.
- Передающая среда— кабели, обеспечивающие передачу данных в сети.
Рис. 3.4. Витая пара проводов Витая пара проводов – это два изолированных провода, свитых, между собой, самый дешевый и распространенный кабель (см. рисунок 3.4). 
Рис. 3.5. Коаксиальный кабель Коаксиальный кабель – это провод двух видов: толстый и тонкий, толстый более прочный, этот кабель (см. рисунок 3.5) обеспечивает скорость до 50 Мбит/сек. 
Рис. 3.6. Оптоволоконный кабель Оптоволоконный кабель – это идеальная среда, не подвержена действию электромагнитных полей, обеспечивает защиту, скорость передачи информации более 50 Мбит/сек. (см. рисунок 3.6).
- каналы связи: выделенные или коммутируемые телефонные каналы,специальные каналы для передачи цифровой информации, радиоканалыи каналы спутниковойсвязи.
Новые технологии беспроводной связи
Беспроводные технологии — подкласс информационных технологий, которые служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации используется электромагнитное излучение: инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение. Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, преимущественно портативных — рациях, сотовых телефонах (кроме первых поколений), устройствах Bluetooth, WiFi и WiMAX. Bluetooth (переводится как синий зуб, в честь Короля Харальда I Синезубого, который объединил противоречащие датские племена в единое королевство) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN). Эти сети обеспечивают обмен информацией между такими устройствами, как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе от 10 до 100 метров друг от друга (дальность очень сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях. Bluetooth объединяет протоколы связи в один универсальный стандарт. Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей. Wi-Fi – это система более короткого действия, обычно покрывающая десятки метров. WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, предоставляющая беспроводную связь на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). WiMAX это система дальнего действия, покрывающая километры пространства.