Лекция. Компьютерные сети
1. Виды сетей
Компьютерная сеть – это система, включающая компьютеры, системное и прикладное программное обеспечение, сетевое и каналообразующее оборудование, кабельную и/или беспроводную среду передачи информации. Компьютеры в сети выполняют функции: организации доступа к среде передачи информации, управления передачей информации, предоставления вычислительных ресурсов пользователям, организации сетевых сервисов.
Под понятием локальной вычислительной сети (ЛВС) в дальнейшем будем понимать совокупность связанных между собой компьютеров, работающих в пределах одного помещения или здания. Чаще всего ЛВС имеет одну центральную вычислительную машину, которая называется сервером, и множество подключенных к ней компьютеров – рабочих станций. Название «сервер» происходит от английского слова «server» и переводится как «обслуживающее устройство». Сервер имеет большую дисковую память. В ней хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети. Группу локальных сетей, расположенных в пределах одного предприятия или учреждения принято называть интрасетью (англ. intra – внутри).
Основными методами доступа при построении современных ЛВС являются высокоскоростные технологии Ethernet, которые называются, соответственно, Fast Ethernet (скорость передачи 100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (скорость передачи 1Гбит/с).
По способу связи компьютеров в локальной сети различают:
сети с выделенным сервером;
одноранговые сети.
Виды кабельных соединений:
- витая пара (пара медных проводов (или несколько пар проводов), скрученных вместе шестью оборотами на дюйм для обеспечения защиты от электромагнитных помех);
- коаксиальный кабель (состоит из двух проводников, окруженных изолирующими слоями, и обеспечивающий хорошую помехозащищенность и малое затухание сигнала на расстояниях);
- волоконно-оптический кабель (передающий данные в виде световых импульсов по «стеклянным» проводам с очень высокой скорость передачи). Кабель покрыт защитной поливинилхлоридной оболочкой. Этот тип кабеля обеспечивает наивысшую скорость передачи данных до 100 Гбит/с.
Также используются беспроводные подключения к сети, которые применяются для обмена данными между локальными вычислительными сетями, когда использование традиционных кабельных технологий затруднено или нецелесообразно (например, дорого). Рассмотрим основные виды беспроводного подключения:
Способом организации беспроводного канала передачи данных на уровне населенных пунктов является технология WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access – взаимодействие оборудования сетевого доступа на сверхвысоких частотах во всем мире). Этот стандарт беспроводной связи, относящийся к мобильной связи третьего поколения (3G), обеспечивает широкополосную связь на площади радиусом более 30 км. Технология WiMAX позволяет работать в любых условиях, в том числе, в условиях плотной городской застройки, обеспечивая высокое качество связи и скорость передачи данных. Сети WiMAX состоят из базовых станций и станций-приемников. Базовые станции оснащаются приемно-передающими антеннами, устанавливаемыми на крышах зданий. Станции-приемники оснащаются либо антеннами аналогичного типа, либо компактными устройствами, устанавливаемыми внутри помещений или непосредственно в слот компьютера.
Wi-Fi (англ. Wireless-Fidelity , дословно «беспроводная точность») – общее название стандартов оборудования беспроводных локальных вычислительных сетей. В Wi-Fi-сетях выделяют точки доступа и клиентов. Точка доступа – приемно-передающее устройство, подсоединенное к проводному (главному) сегменту ЛВС. Клиентами по отношению к ней являются приемно-передающее устройства подчиненных сегментов ЛВС или Wi-Fi-адаптеры компьютеров пользователей. Возможно подключение двух клиентов в режиме «точка-точка», когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых Wi-Fi-адаптеров «напрямую».
Технологией ближней радиосвязи или беспроводных персональных сетей (WPAN — Wireless Personal Area Network) является Bluetooth. Эта спецификация была разработана компанией Ericsson и была так названа в честь короля викингов Харальда Синезубого (Bluetooth), который объединил под своим началом Норвегию и Данию и был широко известен своей удивительной способностью примирять и сближать людей. При данном подключении последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемых данных, поскольку переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. Кроме того при передаче данных используются различные схемы кодирования. Bluetooth обеспечивает обмен данными между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, ноутбуки, мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры.
IrDA (Infrared Data Association) – группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве носителя. Является разновидностью атмосферной оптической линии связи ближнего радиуса действия. В данное время практически вытеснена более современными способами связи, такими как Wi-Fi и Bluetooth. Достоинства – малое энергопотребление, высокая помехоустойчивость и большая скорость передачи информации. Недостаток технологии – требование прямой видимости между приёмником и передатчиком.
GPRS (General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования) – надстройка над технологией мобильной связи GSM, осуществляющая пакетную передачу данных. GPRS позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию, как по объёму переданной/полученной информации, так и по времени, проведённому в режиме on-line. Технология обеспечивает достаточно высокую скорость передачи данных.
Топология (компоновка, конфигурация, структура) компьютерной сети – это физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.
Базовые топологии сети:
Шина
Звезда
