1. Введение
1.1. Общие сведения о вычислительных системах, сетях и телекоммуникаций.
Компьютерные сети, называемые также «вычислительными сетями», или «сетями передачи данных», являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей современной цивилизации – компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.
Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями или проводами, р/каналами и оптическими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
Хронологически первыми появились «глобальные сети». Они объединяют компьютеры, рассредоточенные на расстоянии сотен и тысяч километров. Традиционные глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от телефонных сетей. В основном они предназначены для передачи данных. В них часто используются уже существующие не очень качественные телефонные линии связи, что приводит к более низким, чем в локальных сетях, скоростям передачи данных и обеспечивает набор предоставляемых услуг передачей файлов, преимущественно не в оперативном, а в фоновом режиме, с использованием электронной почты.
Локальные сети сосредоточены на территории не более 1-2 км; построены с использованием дорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя более простые методы передачи данных, чем в глобальных сетях, достичь высоких скоростей обмена данными порядка 100 Мбит/с. Предоставляемые услуги отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме подключения «on-line».
В конце 80-х годов локальные и глобальные сети имели существенные отличия по протяженности и качеству линий связи, сложности методов передачи данных, скорости обмена данными, разнообразию услуг и масштабируемости. В дальнейшем в результате тесной интеграции локальных и глобальных сетей произошло взаимопроникновение соответствующих технологий.
Одним из проявления сближения локальных и глобальных сетей является появление сетей масштаба большого города, занимающих промежуточное положение между локальными и глобальными сетями. Региональные или городские сети предназначены для обслуживания территории крупного города. При достаточно больших расстояниях между узлами (десятки километров) они обладают качественными линиями связи и высокими скоростями обмена, иногда даже более высокими, чем в традиционных локальных сетях. Они обеспечивают экономическое соединение локальных сетей между собой, а также выход в глобальные сети.
В настоящее время все большее распространение получили «корпоративные сети». Корпоративная сеть (Intranet) – это сеть на уровне компании, предприятия, главным назначением которой является поддержание работы этой компании, предприятия. Пользователями корпоративной сети являются только сотрудники данного предприятия.
Тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных сетей, но и для телекоммуникационных сетей других типов. К телекоммуникационным сетям, кроме компьютерных, относятся телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Во всех них в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация.
Телефонные сети оказывают «интерактивные услуги» (interactive services), так как два абонента, участвующие в разговоре (или несколько абонентов, если это конференция или циркулярная связь), попеременно проявляет активность.
Радиосети и телевизионные оказывают «широковещательные услуги» (broadcast service) – при этом информация распространяется только в одну сторону – из сети к абонентам, по схеме «один-ко-многим» (point-to-multipoint).
Конвергенция телекоммуникационных сетей идет по многим направлениям.
Прежде всего, наблюдается «сближение видов услуг», предоставляемых клиентам. Компьютерные сети изначально разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, которую часть называют просто данными (data), в результате у компьютерных сетей имеется и другое название- «сети передачи данных» (data network). Телефонные сети и радиосети созданы для передачи только голосовой информации, а телевизионные передают голос и изображение.
Первая попытка создания универсальной, так называемой «мультисервисной сети», способной оказывать различные услуги, в том числе услуги телефонии и передачи данных, привела к появлению технологии цифровых сетей с интегральными услугами – ISDN (Integrated Service Digital Network).
Технология сближения сетей происходит сегодня на основе цифровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг. Телефония уже давно сделала ряд шагов навстречу компьютерным сетям. Прежде всего, за счет представления голоса в цифровой форме, что делает принципиально возможным передачу телефонного и компьютерного трафика по одним и тем же цифровым каналам (телевидение также может сегодня передавать изображение в цифровой форме). Телефонные сети широко используют комбинацию методов коммутации каналов и пакетов.
Сегодня пакетные методы коммутации постепенно теснят традиционные для телефонных сетей методы коммутации каналов даже при передаче голоса. У этой тенденции есть достаточно очевидная причина – на основе коммутации пакетов можно более эффективно использовать пропускную способность каналов связи и коммутационного оборудования.
Однако, неверно было бы говорить, что методы коммуникации каналов морально устарели и у них нет будущего. На новом витке спирали развития они находят свое применение, но только в других формах. Так, их используют сверхскоростные магистрали DWDM (Dense Wave Division Multiplexing – технология спектрального – до 100 Гбит/с мультиплексирования), где коммутация происходит на уровне спектральных каналов.
Вычислительные сети
Вычислительная сеть объединяет территориально разрозненный СОД в единый комплекс с помощью каналов передачи данных с единым ПО и обеспечивает доступ к данным и процедурам их обработки всех пользователей, связанных общей сферой деятельности. Узлы связи (УС) принимают данные и передают их в направлении обеспечить доставку данных абонентам. Ядром сети является базовая сеть передачи данных (СПД), которая включает УС и каналы связи. ЭВМ подключают к узлам базовой сети передачи данных, что обеспечивает обмен данными между любыми каналами ЭВМ. 
Совокупность ЭВМ, объединенных СПД образует сеть ЭВМ.К ЭВМ непосредственно или с помощью каналов связи подключены терминалы, через которые пользователи взаимодействуют с сетью. Совокупность терминалов и средств связи для подключения их к ЭВМ образуют терминальную сеть. Таким образом, вычислительная сеть представляет собой композицию СПД, сеть ЭВМ и терминальную сеть. Вычислительные сети используют для объединения ЭВМ в пределах региона, страны или континента. Оснащены все ЭВМ специальными программными средствами для сетевой обработки данных. На сетевое ПО возлагают широкий комплекс функций: — управление аппаратурой сопряжения и каналов связи, — установление соединений между взаимодействующими процессами и ЭВМ, — управление процессами передачи данных, — ввод и выполнение заданий от удаленных терминалов, — доступ программ к набору данных, размещенных в удаленных ЭВМ. Требования к сетевому ПО:
- Сохранение работоспособности сети при изменении ее структур вследствие выхода из строя ЭВМ, каналов и УС.
- Возможность работы ЭВМ с терминалами различных типов и взаимодействие разнотипных ЭВМ.
Функции, возлагаемые на сетевые программы, отличаются высоким уровнем сложности и реализуются с использованием специально разработанных методов управления процессами передачи и обработки данных. Вычислительные сети – наиболее эффективный способ построения крупномасштабных СОД. Вычислительные сети позволяют автоматизировать управление отраслями производства, транспортом и материально- техническим снабжением крупных регионов. По сравнению с автономными ЭВМ стоимость обработки данных в сетях ЭВМ в 1.5 раза меньше.
- Локальная вычислительная сеть (ЛВС).
ЛВС – это совокупность близко расположенных ЭВМ, которые связаны последовательными интерфейсами и оснащены программными средствами, обеспечивающими информационное взаимодействие между процессами в различных ЭВМ. 
Как видно из схемы, ЭВМ связываются с помощью моноканала, единого для всех ЭВМ сети. В моноканале наиболее часто используется витая пара, коаксиальный кабель или волоконно-оптический кабель. Длина моноканала не превышает нескольких сотен метров. Пропускная способность порядка 10 5 -10 7 бит/сек, что достаточно для информационной связи между десятками ЭВМ. Сетевые адаптеры (СА) – контроллеры, реализующие операции ввода-вывода через моноканал. Моноканал упрощает процедуру установления соединений и обмена данными между ЭВМ. Поэтому сетевое ПО оказывается более простым, чем в вычислительных сетях, содержащих сеть передачи данных, и легко встраивается даже в микро-ЭВМ. ЛВС является эффективным средством построения сложных СОД на основе мини- и микро-ЭВМ, систем автоматизации проектирования, управления производством, транспортом и т.д. Классификация СОД СОД классифицируются в зависимости от способа их построения. СОД, построенные на основе отдельных ЭВМ, вычислительных комплексов и систем, образуют класс сосредоточенных (централизованных) систем, в которых вся обработка реализуется ЭВМ, вычислительным комплексом или специальный системой. Системы телеобработки и вычислительные сети относятся к классу распределенных систем, в которых процессы обработки данных рассредоточены по многим компонентам. При этом системы телеобработки считаются распределенными условно т.к. основные функции обработки данных здесь реализуются централизованно в одной ЭВМ или в вычислительном комплексе. И
нтерфейсы СОД Существенное влияние на организацию СОД оказывают интерфейсы. Все интерфейсы, используемые СОД, делятся на три класса:
- Параллельные
- Последовательные
- Связанные
Параллельный интерфейс состоит из большого числа линий, данные по которым передаются параллельно, в параллельном коде, в виде 8-128 разрядных слов со скоростью 10 6 -10 8 бит/сек. Длина линий от нескольких метров до десятков (реже сотен) метров. Последовательный интерфейс – одна линия. Данные передаются в последовательном коде со скоростью 10 5 – 10 7 бит/сек. Длина – от десятков метров до километров. Связанные интерфейсы содержат каналы связи с ретранслятором. Скорость передачи данных порядка 10 3 -10 5 бит/сек. Расстояние не ограничено. В сосредоточенных системах используются параллельные интерфейсы и только для подключения периферийных устройств – последовательные. В распределенных системах из-за значительных расстояний используются только последовательные и связанные интерфейсы, что исключает возможность передачи сигналов прерывания между устройствами и требует представлении данных в виде сообщений, передаваемых с помощью операций ввода-вывода.
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу: