12. Компьютерные коммуникации
Развитие информационных технологий привело к тому, что организация производственной деятельности, при которой вся работа по обработке данных выполняется одним компьютером, стала малоэффективной. Потребность в быстром обмене большими объемами данных привела к идее объединения ресурсов нескольких компьютеров в одно целое. Объединение множества независимых компьютеров получило название компьютерной сети. Компьютерной сетью называют совокупность взаимосвязанных и распределенных по некоторой территории компьютеров и коммутационных устройств.
Основными функциями компьютерных сетей являются:
- обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
- экономия финансовых средств;
- обеспечение надежного функционирования системы;
- увеличение скорости распространения информации.
- Локальная сеть (LAN – Local Area Network) состоит из нескольких компьютеров (рабочих станций), соединенных между собой и расположенных недалеко друг от друга, обычно в пределах одного помещения или здания. Локальная сеть, как правило, создается для совместного использования ресурсов компьютера или данных. Например, для коллективного использования периферийных устройств – лазерных принтеров и т.д., для коллективного пользования базой данных или архивов. Она может использоваться и для передачи текстовых сообщений.
- Региональные сети объединяют компьютеры и локальные сети в пределах одного региона.
- Корпоративные сети объединяют компьютеры, размещенные в разных странах и городах.
- Глобальные сети (Wide Area Network) объединяют не только отдельные компьютеры, но и компьютерные сети, размещенные по всему миру. Глобальные сети строятся на основе мощных серверов (хост-компьютеры), обеспечивающих надежную передачу данных, их хранение и одновременную работу с данными многих пользователей. К серверам глобальной сети подключаются серверы и соответственно сети второго порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные), четвертого порядка (локальные), а к ним – пользователи отдельных компьютеров – абоненты сети.
- Широковещательные сети имеют один общий канал связи, который используется всеми подключенными компьютерами. Сообщения (пакеты), посылаемые одним компьютером, принимаются всеми остальными. В пакете указан адрес компьютера, для которого предназначено это сообщение. Получив очередной пакет, компьютер проверяет – совпадает ли адрес назначения с адресом этого компьютера. Если адреса совпадают, то пакет обрабатывается, в противном случае – игнорируется.
- Сети с передачей от узла к узлу состоят из попарно связанных компьютеров. При доставке данных к месту назначения пакет проходит через ряд промежуточных компьютеров. Как правило, в сетях этого типа существует множество возможных маршрутов передачи пакета от передающего компьютера до получающего.
- высокое быстродействие;
- большой объем оперативной и дисковой памяти;
- высокое качество и надежность;
- высокая степень защиты файлов от несанкционированного доступа.
- координацию работы всех звеньев и элементов сети;
- оперативное распределение ресурсов по элементам сети;
- распределение потоков заданий между узлами вычислительной сети;
- установление последовательности решения задач и обеспечение их общесетевыми ресурсами;
- контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности входной и выходной информации;
- защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа;
- выдачу справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети.
7.2. Средства коммуникации в компьютерных сетях
В качестве средств коммуникации наиболее часто используются кабельные соединения (витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии); радиоканалы наземной и спутниковой связи.
При выборе учитывают следующие показатели:
— стоимость монтажа и обслуживания;
— скорость передачи информации;
— ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров));
— безопасность передачи данных.
Главная проблема – в одновременном обеспечении этих показателей.
Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение, часто называемое “витой парой” (UTP). Позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается. Длина кабеля не может превышать 1000 м для обеспечения минимальной скорости передачи в 1 Мбит/с.
Кабель витой пары очень чувствителен к электромагнитным помехам. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару (STP).
Кабели неэкранированной витой пары классифицируются по производительности передачи данных по 5 уровням. Категории 1 и 2 позволяют получать невысокое качество передачи и используются исключительно для передачи речевой информации. Категория 3 является минимальным требованием для сетей со скоростью передачи 10 Мбит/с. Категория 4 используется в сетях со скоростями до 16 Мбит/с, а категория 5 – до 100 Мбит/с. Кабели категории 5 наиболее долговечны и надежны.
Кабели экранированной витой пары также классифицируются по стандартам (Type1 – Type9). Основным типом является кабель Type1 стандарта IBM. По своим характеристикам соответствует параметрам кабеля UTP категории 5.
Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара – один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.
На рисунке 7.1 представлена витая пара категории 6 (между парами виден разделительный корд, у каждой пары свой шаг скрутки).
Коаксиальный кабель
Обеспечивает скорость до 10 Мбит/сек. На сегодня это далеко не самая распространенная, и не самая удобная технология.
Различают несколько разновидностей коаксиального кабеля.
Еthernet-кабель.
Первые сети Ethernet были построены на протоколе 10base5, использующей в качестве электрической среды передачи данных “толстый” (thick) Ethernet коаксиальный кабель или желтый кабель (yellow cable). Вследствие высокой помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителей не превышает 500 м, а общее расстояние сети – около 3 км.
Сheapernеt-кабель.
Так, использовать “толстый” коаксиальный кабель практически оказалось не слишком удобно, и практически сразу появился более простой и дешевый вариант 10base2, использующий соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, “тонкий” (thin) Ethernet коаксиальный кабель.
Рис. 7.2. “Тонкий” и “толстый” коаксиальный кабель
При соединении сегментов Сhеареrnеt-кабеля требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании.
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей максимум 300 м, а общее расстояние – около 1 км.