4. Аппаратные средства передачи данных
Основным элементом сети является физическая передающая среда. Она представлена тремя типами кабелей: витая пара проводов (телефонный кабель), коаксиальный кабель (телеантенна), оптоволоконный кабель и радиоволны (тарелка спутниковой связи).
Физическая передающая среда, специальное вспомогательное оборудование и программные средства образуют коммуникационную среду.
Для того, чтобы обеспечить прием-передачу цифровых данных между компьютером и коммуникационной средой используется специальное устройство – сетевой адаптер.
Для некоторой физической среды необходимо выполнять модуляцию и демодуляцию сигнала при приеме-передаче радиосигнала. Эту функцию выполняет модем.
При построении ряда компьютерных сетей экономят на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний за счет концентраторов (HUB).
В локальных сетях, где физическая передающая среда представляет собой кабель ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются специальные устройства – повторители.
Характеристики коммуникационной сети:
— скорость передачи данных по каналу связи (бит в секунду);
— пропускная способность канала связи (знак в секунду);
— достоверность передачи данных (ошибок/знак);
— надежность канала связи (среде время безотказной работы – час).
5. Архитектура компьютерных сетей. Понятие «Открытая система»
Архитектура компьютерной сети – это описание ее общей модели.
Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной задачей. Для решения этой задачи используется метод декомпозиции – разбиение одной системной задачи на несколько простых задач – модулей. При декомпозиции используют многоуровневый подход, имеющий иерархическую структуру.
OSI (Open System Interconnection) – это модель взаимодействия открытых систем. Она определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый модуль.
В модели OSI средства взаимодействия разделены на 7 уровней:
Приложение обращается с запросом к файловой службе. На основании этого запроса, на прикладном уровне формируется сообщение стандартного формата.
Сообщение состоит из заголовка и поля данных.
Заголовок содержит служебную информацию для компьютера–адресата.
Сообщение передается вниз по стеку представительного уровня, после чего сообщение передается ниже. Достигнув самого низкого уровня – сообщение передается по линии связи машине–адресату. При этом к сообщению добавляются заголовки всех семи уровней.
Поступив на машину–адресат, сообщение проходит вверх.
Каждый уровень анализирует и обрабатывает свой заголовок, а затем удаляет его и передает сообщение вышележащему уровню.
Процесс обмена данными между пользователями в модели OSI
7 – Прикладной уровень. С помощью специальных приложений пользователь создает документ (сообщение, рисунок и т.д.);
6 – Представительный уровень. Операционная система компьютера его фиксирует, где находятся созданные данные (в оперативной памяти, в файле на жестком диске и т.д.), и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
5 — Сеансовый уровень. Компьютер пользователя взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого уровня проверяют права пользователя на «выход в эфир» и передают документ к следующему уровню.
4 – Транспортный уровень. Документ преобразуется в ту форму, в которой положено передавать данные. Например, он может нарезаться на небольшие пакеты стандартного размера.
3 – Сетевой уровень. Определяет маршрут движения данных в сети. Например, если на транспортном уровне данные были «нарезаны» на пакеты, то на сетевом уровне каждый пакет должен получить адрес, по которому он должен быть доставлен.
2 – Канальный уровень (соединения). Происходит модулирование сигналов, а также обнаружение ошибок при передаче данных и их исправление. В компьютере эти функции выполняет сетевая карта или модем.
1 – Физический уровень. Происходит реальная передача данных в виде битов.
Восстановление документа на компьютере адресата произойдет постепенно, при переходе с нижнего на верхний уровень.
Носители и устройства для передачи данных
Обмен данными между компьютерами в сети осуществляется по линиям связи. В качестве линий связи применяют как физические провода различного типа (сетевые кабели), так и беспроводные системы. Рассмотрим эти системы.
Прямое кабельное соединение. Для соединения двух компьютеров между собой используют порты компьютера:
Такой вид связи удобен для соединения всего лишь двух компьютеров, и к тому же ограничен расстоянием.
Кабельное соединение. Для такого соединения нужна сетевая карта на каждом компьютере и сетевой кабель.
В настоящее время применяются три основных вида кабеля:
‑витая пара – кабели на основе скрученных пар медных проводов. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. (дешевизна, низкая защита от помех, скорость передачи данных 10-100 Мбит/с, максимальное расстояние — 100 м).
–коаксиальный кабель на основе медной жилы – медный проводник окруженный несколькими защитными оболочками(более высокая помехозащищенность, механическая прочность, скорость передачи данных до 10 Мбит/с, максимальное расстояние — 500 м).
–волоконно-оптический кабельсостоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного покрытием и внешней защитной оболочкой. Данные передаются по кабелю с помощью лазерного или светодиодного передатчика, который посылает световые импульсы через центральное волокно (максимальная защита от помех, скорость передачи данных до 2 Гбит/с, максимальное расстояние до 2 км). Однако этот тип кабеля наиболее жесток и сложен в установке, что делает его самым дорогим.
Беспроводное (бескабельное) соединение. Для соединения на каждый компьютер устанавливают специальные ЭМ (электромагнитные) передатчики.
Для передачи сигналов используются волны различной частоты:
- радиоволны(могут проходить сквозь препятствия, дорогая технология)
- микроволны(спутниковая связь, используются параболические антенны, работа зависит от погоды)
- инфракрасное излучение(пульт дистанционного управления, не может проходить через препятствие)