Тема: Принципы функционирования компьютерных сетей
Компьютерная сеть (network) - группа компьютеров, соединенных между собой кабелем или какой-либо другой средой передачи данных. При этом обеспечивается совместный доступ пользователей к информации и ресурсам.
Любая компьютерная сеть характеризуется топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами (т.е. архитектурой сети).
Сетевые протоколы (правила взаимодействия) определяют формат и процедуры обмена информацией.
Сетевые стандарты включают в себя какой-либо общепринятый протокол или набор протоколов.
Распределенная обработка данных - обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих
распределенную систему.
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции.
Станция – аппаратура, выполняющая функции, связанные с передачей и приемом информации. В качестве станции часто используются сетевые адаптеры (карты) или модемы.
Абонентская система – совокупность абонента и станции. Как правило, абонентскую систему образуют компьютер с установленной в него сетевой картой или модемом. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда (коммуникационная среда).
Коммуникационная среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.
Компьютер, управляемый пользователем, является либо источником сообщений – передатчиком, либо их приемником. В данном случае под сообщением подразумеваются цифровые данные, предназначенные для распространения (передачи или приема) в коммуникационной среде. Станция преобразует сообщение в сигнал. Сигнал является переносчиком сообщения и представляет собой физический процесс или явление, который способен обеспечить перенос сообщения в коммуникационной среде.
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
Локальная вычислительная сеть (LAN – Local Area Network) объединяет, как правило, абонентов, расположенных на незначительном расстоянии друг от друга. К этому классу сетей относят сети предприятий, учреждений, банков и т.д.
Региональная вычислительная сеть (MAN – Metropolitan Area Network) связывает абонентов, находящихся на достаточно больших расстояниях (десятки и даже сотни километров). Это сеть города, региона, отдельной страны.
Глобальная вычислительная сеть (WAN – Wide Area Network) объединяет всех абонентов вне зависимости от места их расположения. Глобальная вычислительная сеть позволяет решить проблему объединения и организации доступа к информационным ресурсам в планетарном масштабе.
Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов.
В
ыделенный
сервер -
это сервер, занимающийся только сетевыми
задачами.
Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает.
В сетях клиент-сервер существует отдельный компьютер, выполняющий для всех соединений роль перевалочной станции. Каждый клиент сети отправляет свою информацию серверу, который, в свою очередь, переправляет ее другим клиентам сети. Такая архитектура показана на рис.
Топология локальных сетей
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.
шинная (шина -bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и и
нформация
от каждого компьютера одновременно
передается всем остальным компьютерам
звездообразная (звезда - star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи
к
ольцевая
(кольцо
- ring), при которой каждый компьютер
передает информацию всегда только
одному компьютеру, следующему в цепочке,
а получает информацию только от
предыдущего в цепочке компьютера, и
эта цепочка замкнута в «кольцо».
смешанная топология. В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами (смешанная топология)
Мультиплексированием называется одновременная передача многих сигналов по одной линии. На принимающей стороне мультиплексированные сигналы восстанавливаются, т.е. отделяются друг от друга. Вернемся к примеру с кабельным телевидением. В телевизор встроено устройство декодирования сигналов, которое выделяет один канал и отбрасывает остальные. Благодаря этому зритель может выбрать желаемую программу.
Во многих литературных источниках о методах мультиплексирования говорится только применительно к аналоговым сигналам, однако мультиплексировать можно и цифровые сигналы. Применяются следующие основные методы мультиплексирования :
• частотное разделение каналов (Frequency Division Method – FDM);
• временное разделение каналов (Time Division Method – TDM);
• по длине волны высокой плотности (Dense Wavelength Division Multiplexing – DWDM).
Частотное разделение каналов
При частотном разделении каналов, занимающих одну и ту же линию, каждый канал работает на своей частоте. Обычно этим методом мультиплексируются аналоговые сигналы. Чтобы при частотном разделении каналов была возможна двусторонняя коммуникация, необходимо установить на каждой стороне как мультиплексор, так и демультиплексор.
Временное разделение каналов
Обычно этот метод используется для мультиплексирования цифровых сигналов. При временном разделении каждому каналу выделяются свои промежутки времени. На принимающем конце сигналы разных каналов отделяются демультиплексором.
Мультиплексирование по длине волны высокой плотности
Используется при передаче сигналов по волоконно-оптическим кабелям. Сигналы каждого канала передаются световым лучом со своей длиной волны. Физически этот метод совпадает с частотным разделением каналов, так как длина волны светового луча однозначно связана с его частотой. Однако отличия аппаратных реализаций этих методов настолько велики, что они все же рассматриваются как отдельные методы.