Единицы измерения.

Многие интересуются компьютером, его программами и прочими принадлежностями компьютера, но мало кто задумывался о том, что все файлы в виде картинок, видео, музыки хранятся на компьютере за счёт его памяти. А происходит это так: На компьютере должен быть накопитель (HDD-диск, flash-диск и т.д.) - это раз. Память у компьютера не бесконечная, так что файл не должен превышать размера свободной памяти накопителя. В недалёком прошлом память ПК хранилась на дисках, которые были способны запомнить текст меньше данного, но при этом они были размером с комнату, а теперь компьютер с коробку способен запомнить сотни тысяч таких текстов, а то и больше.

Поясним это всё на языке информатики:

Память - в информатике - способность объекта обеспечивать хранение данных. Хранение осуществляется в запоминающих устройствах.

Адрес - число, которое идентифицирует отдельные части памяти (ячейки) и регистры.

Ассоциативная память - в информатике - безадресная память, в которой поиск информации производится по ее содержанию (ассоциативному признаку).

Бит - минимальная единица измерения количества передаваемой или хранимой информации, соответствующая одному двоичному разряду, способному принимать значений 0 или 1.

Байт - в запоминающих устройствах - наименьшая адресуемая единица данных в памяти ЭВМ обрабатываемая как единое целое. По умолчанию байт считается равным 8 битам. Обычно в системах кодирования данных байт представляет собой код одного печатного или управляющего символа.

Байт - в измерении информации - единица измерения количества информации, объема памяти и емкости запоминающего устройства и основа производных единиц: -

1 байт = 8 бит,

1 килобайт = 1024 байт,

1 мегабайт = 1024 Кбайт,

1 гигабайт = 1024 Мбайт,

1 терабайт = 1024 Гбайт,

1 петабайт = 1024 Тбайт.

В сети интернет есть и такое понятие как скорость подключения. Она измеряется не в байтах, а в битах. Т.е. загрузка данных происходит (в эталонных условиях) на скорости в 8 раз меньше, чем скорость подключения к узлу. (поскольку в 1 байте 8 бит)

Icon

Пример: реальная пропускная способность канала связи 1Мбит\сек., т.е. 1024Кбит\сек. Соответственно, максимальная скорость загрузки данных через такую полосу пропускания = 1024/8 → 128Кбайт\сек. При таком подключении файл размером в 10 Мбайт будет загружаться 10/0.128 = 80 секунд

Принципы работы ПК

Рассмотрим принцип работы персонального компьютера

Строение компьютера чем-то напоминает строение человека. Процессор, оперативная память и жесткий диск выполняют функции мозга; материнская плата и чипсет - это кровеносная и нервная системы; клавиатура, мышь, микрофон, сканер и веб-камера (устройства ввода) схожи с человеческим зрением, слухом и прочими функциями ощущения окружающего мира; монитор и принтер (устройства вывода) - это что-то типа языка. С технической стороны принцип можно описать следующим способом:

Появился некий объем информации. Устройство, получившее информацию, обрабатывает ее и готовит к отправке, используя общий протокол. Такое устройство можно назвать передатчик. Затем, еще одно устройство, предназначенное для передачи данных, передает подготовленную информацию. Приемник или, как Вы поняли уже, устройство принимающее информацию считало данные, используя тот же самый протокол и, исходя из некоторой информации, которая была заложена ранее, приняло решение. В виде ответа, эти данные были отправлены обратно, используя то же устройство передачи информации. Вот так вот, примерно и работают устройства компьютера между собой: постоянно что-то обрабатывают и обмениваются данными, используя общие протоколы, оговаривающие, как эти данные передавать и принимать.

Вся информация хранится на жестком диске. Когда Вы включаете компьютер, то часть данных, необходимых для нормального функционирования системы, загружается в оперативную память (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство). Кроме того, туда же могут отправлять свои данные и другие устройства в процессе работы компьютера. За обработку данных отвечает процессор (ЦП - центральный процессор). Информация поступает в ЦП из ОЗУ, и после обработки туда же и возвращается. А потом уж она может быть отправлена адресату, то бишь устройству, которое эти данные и отправило в оперативную память для последующей обработки (правда так происходит не всегда, но об этом много позже). Если Вам понадобилось информацию сохранить надолго, то Вы «сбрасываете» ее на жесткий диск, так как ОЗУ может хранить данные только при условии, что к нему постоянно подается электропитание. Если какому-нибудь устройству вдруг захотелось, чтобы ЦП обработал для него что-либо, то для начала необходимо подготовить данные затем, отправив их в память, сообщить процессору, что данные эти надо обработать. Подождать, а потом может быть (в зависимости от поставленной задачи) получить обработанные данные обратно, а может и какому другому устройству их отправить. Устройств много, а процессор один и на всех их его сразу не хватает. Что делать? Очень просто - вставать в очередь и ждать. Существует иерархия среди устройств. Кому-то ЦП обработает данные сразу, а кому-то придется ждать до второго пришествия.

Понятно, что пользователь должен наблюдать за неким результатом своей работы. Вот для этого предназначен монитор, данные для которого готовит видеокарта (кстати, именно это устройство может обратиться к ЦП в обход ОЗУ).

Например: Вы запустили MS Word и нажали на какую-нибудь клавишу, скажем [G]. На экране, в текстовом поле появилась буква и что не мало важно, это буковка G. Что произошло? Во-первых, Вы, запустив программу MS Word, отдали ей управление компьютером (который находится еще и под управлением операционной системой). Во-вторых, нажав на клавишу [G], заставили мини-процессор клавиатуры послать код этой клавиши в компьютер. В-третьих, процессор, обработав команду и данные, которые были подготовлены программой, отправил их к видеокарте. В-четвертых, видеокарта, получив команду и данные и обработав их по-своему, отправила все в монитор, а тот, в свою очередь вывел то, что было приказано. Все. На экране Вы наблюдаете букву G. Из последнего примера можно сделать вывод, что компьютер это не только его аппаратная часть (hardware), но и программная часть тоже (software). То есть одно от другого не отделимо. Более того, скажу Вам - любое устройство компьютера имеет собственную программу управления, которая называется драйвер (driver). Без таких программ большинство устройств компьютера работать не будет. Общее управление над компьютером берет на себя операционная система (ОС). К слову сказать, это самое слабое место современного ПК. Вообще, следует отметить, что все ПК работают по фон-неймановским принципам программного управления. Венгр по национальности Джон фон Нейман в 1930 году эмигрировал в США, где в 1945 году разработал принципы программного управления ЭВМ. И до сих пор мир информационных технологий пользуется этими правилами (хоть и не самыми удобными и имеющими свои недостатки), так как никто ничего другого толком предложить не может (есть и не фоннеймовские компьютеры, но они пока обладают еще большими недостатками). Вот в чем заключаются эти правила:

1. Принцип двоичного кодирования. Это означает, что вся информация в компьютере передается и хранится в двоичном виде.

2. Принцип программного управления. Тут речь идет о том, что программа представляет собой набор команд, которые процессор выполняет автоматически и в определенной последовательности.

3. Принцип однородности памяти. Разнотипная информация различается по способу использования, а не по способу кодирования.

4. Принцип адресности. Информация размещается в ячейках памяти, которые имеют точный адрес. Зная адрес, ЦП может получить доступ к нужной информации в любой момент времени.

Устройство ПК

Разобьем части компьютера на четыре основные группы:

• Системный блок:

Системный блок, основная часть компьютера, где происходят все вычислительные процессы. Системный блок достаточно сложен и состоит из различных компонентов. Эти компоненты мы рассмотрим позже.

• Периферийные устройства:

Периферийные устройства – устройство конструктивно отделенные от системного блока. Устройства, имеющие собственное управление и работающие по командам системного блока. Служат для внешней обработки данных. К периферийным устройствам можно отнести принтеры, сканеры, модемы, внешние запоминающие устройства.

• Средства манипулирования:

Средства манипуляции: клавиатура, мышь, игровой джойстик. Все те устройства с помощью, которых мы «говорим» компьютеру что делать, какие вычислительные процессы запускать в настоящий момент.

• Средства отображения:

Средства отображения это, прежде всего монитор. Все информация о работе компьютера выводиться именно на монитор. Монитор позволяет отслеживать, что происходит в компьютере в данное время, каким вычислительным процессом занят компьютер.

Устройство системного блока:

• Материнская плата – основная часть системного блока, к которой подключены все устройства системного блока. Через материнскую плату происходит общение устройств системного блока между собой, обмен информацией, питание электроэнергией. Чем быстрей шины(каналы связи устройств) материнской платы, тем быстрей происходит общение устройств между собой, тем быстрее работает компьютер.

  • Процессор – мозг системного блока, выполняет логические операции. От его скорости, частоты во многом зависит быстродействие компьютера и вся его архитектура.

  • Оперативная память – память для временного хранения данных в компьютере, используется только, когда компьютер работает. От объема и скорости оперативной памяти зависит быстродействие компьютера.

  • Жесткий диск – служит для длительного хранение информации, на нем расположены программы необходимые для работы компьютера (Windows, Office, Internet Explorer.) и файлы пользователя (Почтовые файлы, если используется почтовый клиент, видео, музыка, картинки).

  • Видеокарта – плата внутри системного блока, предназначенная для связи системного блока и монитора, передает изображение на монитор и берет часть вычислений на себя по подготовке изображения для монитора. От видеокарты зависит качество изображения. Видеокарта имеет свою встроенную оперативную память и свой процессор по обработке изображения. Чем выше частота работы процессора видеокарты и чем больше память видеокарты, тем в более крутые (позже выпушенные) игры вы сможете играть на своем компьютере.

  • Звуковая карта – предназначена для подготовки звуковых сигналов, воспроизводимых колонками. Звуковая карта обычно встроена в материнскую плату, но бывает и конструктивно отделена и подключена через шину.

  • Сетевая карта – плата, устройство, устанавливается в материнскую плату или встроено в нее. Сетевая карта служит для соединения компьютера с другими компьютерами по локальной сети или для подключения к сети Интернет.

  • CD/DVD-ROM – устройство для чтения/записи компакт-дисков, CD-дисков, DVD-дисков. Эти устройства отличаются скоростью считывания или записи информации, а также возможность чтения/записи различных носителей. Сейчас трудно встретить в продаже, что-нибудь, кроме как всеядных CD-ROMов. Современные CD-ROMы способны читать и записывать как CD, так и DVD различной емкости.

  • Дисковод – устройство, предназначенное для чтения/записи информации на дискеты. В современных компьютерах устанавливается редко. В место дисководах в современных компьютерах устанавливают картридер.

  • Картридер – устройство для чтения/записи информации на карты памяти. Картридеры отличаются по скоростным характеристикам чтения/записи информации. Картридеры бывают встроенными в системный блок или конструктивно независимые, подключаемые к системному блоку через USB-порт.

  • Порты компьютера – разъемы на системном блоке, предназначенные для подключения периферийных устройств, устройств манипуляторов и устройств отображения. Подробно о разъемах говорить не будем, просто перечислим некоторые из них: USB, VGA, Разъем питания, COM-порт, Ethernet-порт, Стандартный разъем для вывода звука и т.д.

  • Блок питания – блок, который питает все устройства внутри компьютера. Блоки питания отличаются по мощности. Чем мощнее блок питания, тем большую нагрузку он может «держать»

  • • Кулеры – вентиляторы, предназначенные для воздушного охлаждения. Обычно кулеры установлены внутри блока питания, на процессоре, на видеокарте. Дополнительный кулер может быть установлен на системном блоке, для охлаждения всего блока.

    • Радиаторы – металлические пластины, устанавливаются для отвода тепла с процессоров в системном блоке. Обычно радиаторы охлаждаются кулерами, но не всегда.

Основные периферийные устройства ПК:

К основным периферийным устройствам компьютера можно отнести принтер и сканер. Принтер предназначен для вывода информации с компьютера на бумагу. Принтеры можно поделить на лазерные и струйные.

• Струйные принтеры печатают на бумаге с помощью краски, которую берут из картриджей. Принтеры могут комплектоваться различным количеством картриджей, все зависит от модели. Струйные принтеры, как правило, цветные. Есть струйные принтеры, которые могут печатать фотографии. Некоторые фото-принтеры можно подключать к фотоаппарату/телефону напрямую, в обход компьютера. Недостаток струйных принтеров – дорогая печать, чернила с бумаги обычно смываются водой.

• Лазерные принтеры бывают цветными и черно-белыми. Лазерные принтеры печатают с помощью лазерного луча. Лазерный луч запекает на бумаге тонер, который попадает из картриджа на бумагу. Лазерные принтеры отличаются скоростью печати, числом печати листов в минуту. Как правило, лазерные принтеры стоят в офисах, т.к. имеют высокую скорость печати и не дорогой по себестоимости отпечатанный лист. Как и струйные принтеры, лазерные принтеры имею картриджи. Эти картриджи заправлены тонером (порошком).

• Сканер – устройство для сканирования документов, фотографий и даже фото-негативов. Самый распространенный вид сканеров – планшетный. Разные сканеры имеют различную скорость сканирования. Также сканеры можно поделить по тому расширению, которое они поддерживают при сканировании. В некоторые сканеры устанавливается специальное устройство для сканирования негативов. Сканер обычно подключен к компьютеру через порт USB.

• Многофункциональные устройства – принтер/сканер/копир(ксерокс) в одном устройстве. Совмещают в себе все вышеперечисленные функции. Отличительная черта таких устройств, возможность их использования как копира, в обход компьютера. Такие комбинированные устройства могут быть как струйные, так и лазерные.

• Графический планшет – устройство для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК

Средства манипулирования:

• Клавиатура и мышь - вот основные средства манипулирования, управления компьютером. Также к средствам манипулирования можно отнести различные джойстики, рули с педалями, штурвалы, но они предназначены в основном для управления игровым процессом. Здесь можно отметить, что не все выпускаемые игры могут корректно использовать или вообще использовать тот или иной игровой манипулятор.

Процессор. Оперативная, внешняя память.

Процессор

Процессор (от — обрабатывать) — устройство или программа, целью которых является обработка (процесс) чего-то (объекта, процесса). Процессор - это главная микросхема компьютера, его «мозг». Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.

Какие параметры отличают один процессор от другого? Это, прежде всего, тактовая частота, разрядность, рабочее напряжение, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш памяти. Центральный процессор (ЦП) или центральное процессорное устройство (ЦПУ) (англ. central processing unit — CPU) — процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение основной доли работ по обработке информации — вычислительный процесс.

Современные ЦПУ, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами. С середины 80-х последние практически вытеснили прочие виды ЦПУ, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, — это не так, а центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем.

Сегодня в мире существует три основных производителя процессоров: Intel, AMD, VIA Technologies

Визуально процессоры этих фирм-изготорителей выглядят следующим образом:

Производительность работы процессора зависит от его тактовой частоты.

Такт – это наименьшая единица измерения времени для процессора как логического устройства; на каждую операцию расходуется как минимум один такт.

Оперативная память

Оперативная память (ОЗУ (оперативное запоминающее устройство, RAM), как её еще называют.) — часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции и время доступа к которой не превышает одного его такта.

DRAM (dynamic random access memory) — тип энергозависимой полупроводниковой памяти с произвольным доступом (RAM), также запоминающее устройство, наиболее широко используемое в качестве ОЗУ современных компьютеров.

DDR SDRAM

По сравнению с обычной памятью типа SDRAM, с удвоенной скоростью передачи данных была вдвое увеличена пропускная способность. (Первоначально память такого типа применялась в видеоплатах, но позднее появилась поддержка DDR SDRAM со стороны чипсетов.)

Icon

Для справки: память DDR SDRAM работает на частотах в 100, 133, 166 и 200 МГц, её время полного доступа — 30 и 22,5 нс, а время рабочего цикла — 5, 3,75, 3 и 2,5 нс. Примеры обозначения модулей памяти: DDR200, DDR266, DDR333, DDR400

DDR2 SDRAM

Конструктивно новый тип оперативной памяти DDR2 SDRAM был выпущен в 2004 году. Основываясь на технологии DDR SDRAM, этот тип памяти за счёт технических изменений показывает более высокое быстродействие и предназначен для использования на современных компьютерах.

Icon

Для справки: память может работать с тактовой частотой шины 200, 266, 333, 337, 400, 533, 575 и 600 МГц. При этом эффективная частота передачи данных соответственно будет 400, 533, 667, 675, 800, 1066, 1150 и 1200 МГц. Некоторые производители модулей памяти помимо стандартных частот выпускают и образцы, работающие на нестандартных (промежуточных) частотах. Они предназначены для использования в разогнанных системах, где требуется запас по частоте. Время полного доступа — 25, 11,25, 9, 7,5 нс и менее. Время рабочего цикла — от 5 до 1,67 нс.

DDR3 SDRAM

Этот тип памяти основан на технологиях DDR2 SDRAM со вдвое увеличенной частотой передачи данных по шине памяти. Отличается пониженным энергопотреблением по сравнению с предшественниками. Частота полосы пропускания лежит в пределах от 800 до 2400 МГц (рекорд частоты — более 3000 МГц), что обеспечивает большую пропускную способность по сравнению со всеми предшественниками.

Конструктивные исполнения памяти DRAM

Память типа DRAM конструктивно выполняют и в виде отдельных микросхем в корпусах типа DIP, SOIC, BGA и в виде модулей памяти типа SIPP SIMM, DIMM, RIMM (для разъемов PCI системных блоков)

На рисунке снизу корпуса изображены: сверху вниз: DIP, SIPP, SIMM (30-контактный), SIMM (72-контактный), DIMM (168-контактный), DIMM (184-контактный, DDR)

 

Icon

Для примера предоставлены корпусные исполнения плат оперативной памяти, использующихся в современных ноутбуках:

 

Жесткий диск.

Накопитель на жёстких магнитных дисках или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, в компьютерном сленге «винчестер», «винт», «хард», «харддиск» — устройство хранения информации, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках около 10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы устройства. При отсутствии вращения дисков головки находятся у шпинделя или за пределами диска в безопасной зоне, где исключён их нештатный контакт с поверхностью дисков.

Также, в отличие от гибкого диска, носитель информации совмещён с накопителем, приводом и блоком электроники и (в персональных компьютерах в подавляющем количестве случаев) обычно установлен внутри системного блока компьютера.

Основные характеристики

Интерфейс (англ. interface) — совокупность линий связи, сигналов, посылаемых по этим линиям, технических средств, поддерживающих эти линии, и правил (протокола) обмена. Серийно выпускаемые внутренние жёсткие диски могут использовать интерфейсы ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel.

Ёмкость (англ. capacity) — количество данных, которые могут храниться накопителем. С момента создания первых жёстких дисков в результате непрерывного совершенствования технологии записи данных их максимально возможная ёмкость непрерывно увеличивается.

Физический размер (форм-фактор) (англ. dimension). Почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют ширину либо 3,5, либо 2,5 дюйма — под размер стандартных креплений для них соответственно в настольных компьютерах и ноутбуках. Также получили распространение форматы 1,8 дюйма, 1,3 дюйма, 1 дюйм и 0,85 дюйма. Прекращено производство накопителей в форм-факторах 8 и 5,25 дюймов.

Внешний HDD накопитель

Внешний HDD накопитель представляет собой обычный жесткий диск, помещенный в корпус и имеющий USB или FireWire выход для подключения к компьютеру или другому устройству, с которым необходимо обменяться данными. Внешние usb-винчестеры стали популярны в 2000 годы, благодаря всеобщей “мобилизации”. Портативные жесткие диски различаются, в первую очередь, объемом и скоростью работы.

Практически, внешние USB HDD накопители имеют точно такие же объемы, что и обычные, так что сейчас можно купить внешний HDD объемом до 1 Тб. В настоящее время внешние винчестеры производят более 30 компаний по всему миру.

Сетевые адаптеры.

Проводные сетевые контроллеры

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card) — периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время, особенно в персональных компьютерах, сетевые платы довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом.

Типы сетевых плат:

внутренние — отдельные платы, вставляющиеся в ISA, PCI или PCI-E слот;

внешние, подключающиеся через USB или PCMCIA интерфейс, ранее преимущественно использующиеся в ноутбуках;

встроенные в материнскую плату. На 10-мегабитных сетевых платах для подключения к локальной сети используются 4 типа разъёмов:

• 8P8C для витой пары;

• BNC-коннектор для тонкого коаксиального кабеля;

• 15-контактный разъем AUI трансивера для толкстого коаксиального кабеля.

• Оптический разъем (en:10BASE-EL и другие стандарты 10 Мбит Ethernet)

Icon

Эти разъёмы могут присутствовать в разных комбинациях, иногда даже все три сразу, но в любой данный момент работает только один из них.

На 100-мегабитных платах устанавливают либо разъём для витой пары (8P8C, он же RJ-45), либо оптический разъем (SC, ST, MIC). Рядом с разъёмом для витой пары устанавливают один или несколько информационных светодиодов сообщающих о наличии подключения и передаче информации. Так как наши сети в рамках подъезда построены по технологии Fast Ethernet - сетевая карта должна поддерживать разъем 8P8C.

Принято разделять несколько поколений сетевых контроллеров. Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В эти адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции MAC-уровня (англ. MAC-PHY), скорость развита до 1 Гбит/сек, а также есть большое количество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входить поддержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритезации кадров, функции дистанционного управления компьютером и т. п. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор.

Беспроводные сетевые контроллеры

WI-FI — это технология, позволяющая создавать вычислительные сети полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве среды передачи в таких сетях выступают радиоволны 2.4 и 5 ГГц

Беспроводной сетевой контроллер. Как можно понять, это адаптер, который подключает ваш компьютер к беспроводной сети.

Wi-Fi контроллеры бывают нескольких типов:

• Встроенные. Уже встроены в материнскую плату. Чаще всего используются в ноутбуках или КПК. Как правило, демонтировать из компьютера встроенный контроллер нельзя, но можно отключить и использовать вместо него другой. Большая часть современных ноутбуков оборудованы встроенными контроллерами Wi-Fi. Стоит выделить массово производящиеся контроллеры, построенные на чипах: Atheros, Broadcom, VIA, Realtek.

Внутренние с интерфейсом PCI. Пожалуй, один из самых распространённых типов сетевых контроллеров для персональных компьютеров. Как правило, эти сетевые карты имеют один светодиод, индикатор работы и гнездо для антенны. Платы могут поставляться с разными типами антенн: штырьковой, которая устанавливается непосредственно на планку адаптера и выносной.

Внутренние с интерфейсом PCMCIA. Наиболее удобный способ добавить поддержку беспроводной сети в ноутбук, по умолчанию не оборудованный такой поддержкой. Имеют встроенную антенну, компактны и просты в настройке. Существуют так же адаптеры со складными большими антеннами, обеспечивающими повышенный радиус действия беспроводной сети.

Внешние USB контроллеры с интерфейсом USB. Это самый универсальный тип контроллеров и самый удобный. Вы можете использовать USB-контроллер как с ноутбуком, так и с персональным компьютером. Особенно актуален данный тип контроллеров для владельцев компьютеров формата SFF, таких как Shuttle XPC. Такие контроллеры удобно носить с собой и их можно брать в поездку или наоборот - держать дома или в офисе как запасные, на тот случай если к вам пожалуют гости с ноутбуками без Wi-Fi контроллеров, но которым позарез нужен интернет на их машинах.

Основы информационных сетей

Понятие компьютерной сети

Начнём с определения компьютерной сети.

Компьютерная сеть-- два или более соединённых средой передачи (например, сетевым кабелем) компьютеров. Главная функция сети – предоставление возможности обмена информацией между пользователями сети.

В эту же концепцию укладывается принцип разделения ресурсов, когда пользователь сети может получить доступ к информации, программе или устройству, находящимся на другом компьютере. Например, пользователи сети могут работать с сетевыми программами и с файлами на удалённом компьютере или печатать на принтере, который физически подключён к какому-либо компьютеру в сети. Для реализации сетевого доступа к ресурсам, программы, файлы или принтеры должны быть предоставлены в совместный доступ.

Эволюция сетей

Первые многотерминальные системыпоявились ещё в начале 60-х годов, как способ организации вычислительной работы пользователей. Принцип работы многотерминальных систем состоит в разделении вычислительных ресурсов одного мощного компьютера между некоторым количеством пользователей. Терминалы осуществляют лишь вывод информации на дисплей и обеспечивают ввод с клавиатуры. Всю вычислительную нагрузку принимает на себя большой и мощный компьютер. В роли таких компьютеров в 60-х годах выступали мэйнфреймы IBM – мощные и надёжные компьютеры универсального назначения.

WAN (глобальные сети)

Первые глобальные сети(Wide Area Network - WAN) появились в результате решения проблемы доступа терминала к центральному компьютеру, удалённому от него на большое расстояние, порядка сотен километров. А для того, чтобы связать друг с другом центральные компьютеры, был разработан тип связи «компьютер-компьютер». Появилась возможность доступа с терминала к ресурсам нескольких больших компьютеров класса суперЭВМ. С помощью типа связи «компьютер-компьютер» были реализованы некоторые сетевые службы, например, служба обмена файлами, электронная почта и другие.

LAN (локальные сети)

Первые локальные сети(Local Area Network - LAN) появились в начале 70-х годов в результате технологического прорыва в области электроники – появились большие интегральные схемы. На смену большим компьютерам пришли мини-компьютеры, которые были значительно дешевле, а по производительности не уступали мэйнфреймам. Таким образом, каждый отдел предприятия получал возможность установить собственную многотерминальную систему. А для того, чтобы соединить системы отделов в единую сеть предприятия использовались различные нестандартные устройства сопряжения.

Стандартные локальные сети

Следующий шаг в эволюции вычислительных сетей – это появление первых персональных компьютеров (ПК). Именно появление ПК дало толчок к стандартизации технологий локальных сетей. В середине 80-х годов появились такие стандарты, как Ethernet, Arcnet, Token Ring. Благодаря стандартам, процесс развёртывания локальных сетей стал проще. Для развёртывания сети достаточно установить стандартные сетевые адаптеры, например, Ethernet, соединить их стандартным кабелем, с помощью стандартных разъёмов, и установить на компьютер операционную систему (ОС) с поддержкой стандартных сетевых протоколов.

Классификация сетей

LAN

LAN (Local Area Networks – локальные сети)-- сети, соединяющие между собой компьютеры в пределах одного или нескольких рядом стоящих зданий.

Отличительная особенность локальных сетей – применение высокоскоростных высоконадежных сред передачи, таких как коаксиальный кабель или витая пара. Расстояния, покрываемые локальными сетями, обычно не превышают нескольких километров.

WAN

WAN (Wide Area Networks – глобальные сети)-- сети, соединяющие между собой компьютеры или локальные сети, отстоящие друг от друга на большие расстояния. Глобальные сети могут объединять разные города, страны и даже континенты. Примером глобальной сети может служить всемирная сеть Интернет. Отличительная особенность глобальных сетей – применение самых различных технологий передачи данных, в том числе по линиям невысокого качества. Этим обусловлено применение в глобальных сетях высоконадежных протоколов, могущих гарантировать доставку данных без потерь и искажений. Кроме того, скорости передачи данных в глобальных сетях, как правило, значительно ниже по сравнению с локальными сетями.

MAN

MAN (Metropolitan Area Networks – региональныесети). Данный класс не всегда принято выделять как отдельный при классификации сетей. Под ним подразумеваются сети, покрывающие расстояния до сотен километров. Как правило, они объединяют локальные сети единого административного подчинения. Обычно транспортную основу таких сетей образуют высокоскоростные сети, использующие в качестве среды передачи оптоволокно.

Логическая топология сети «ЭР-Телеком»

Структура кабельной сети «ЭР-Телеком» предполагает четыре уровня. Три первых – оптические: магистральный (уровень города), субмагистральный (уровень кампуса) и домовые вводы (уровень мини-кампуса). Четвертый уровень – электрический (домовые распределительные сети). Магистральный уровень объединяет центральную головную станцию с подголовными станциями. В настоящее время магистральный уровень имеет топологию «звезда». Субмагистральный уровень соединяет Подголовные станции (ПГС) с миникампусными узлами. Вся внутрикампусная разводка выполняется четырехжильным оптическим кабелем. Две жилы используются для нужд кабельного телевидения, две – для нужд Интернет. На каждом доме ставится оптический ответвитель, который производит деление оптического сигнала в процентном соотношении. Топология субмагистрального уровня представляет собой оптическое кольцо. Каждый миникампусный узел обслуживает 24 дома, включенных по оптике. Такая схема позволяет охватывать максимальное количество домов. Используемая «ЭР-Телеком» кольцевая топология подключения позволяет, во-первых, повысить экономическую эффективность строительства сетей. Подключение по кольцу экономит кабель. Во-вторых, сводится к минимуму использование коаксиального кабеля при внешней прокладке между домами. Кольцевая схема включения миникампусных узлов предусматривает резервирование оптики для подачи телевизионного сигнала. Таким образом, при разрыве оптического кольца предусмотрено переключение оптического сигнала по обратному направлению. Что в разы повышает надежность работы сети.

ШИНА

В сетях с топологией «Шина»компьютеры подключаются к одному кабелю. Информация может распространяться по кабелю в обе стороны. Преимущества сетей с топологией «Шина» – дешевизна и простота разводки кабеля. Кабель подключается к сетевой плате компьютера с помощью специального Т-образного разъёма.

Недостатки – низкая надежность (при любом дефекте кабельной системы выходит из строя вся сеть) и низкая производительность, т.к. в определённый момент времени может передавать только один компьютер.

ЗВЕЗДА

В сетях с топологией «Звезда»компьютеры подключаются к центральному концентратору (хабу), который служит для передачи информацию с одного своего порта на все остальные. Преимущества – более высокая отказоустойчивость, так как только выход из строя концентратора может привести к останову сети. Кроме того, некоторые модели концентраторов могут выступать в роли интеллектуальных фильтров, которые управляют потоком информации или блокируют запрещённые администратором передачи. Недостатки – дополнительные расходы на оборудование и монтаж сети.

КОЛЬЦО

В сетях с кольцевой топологиейкомпьютеры подключаются последовательно, замыкая кольцо. Информация циркулирует по кольцу в одном направлении. Сети с кольцевой топологией предоставляют удобную возможность контроля отправителем правильности приёма сообщения, т.к. данные, сделав оборот, вернутся к отправителю. К недостаткам подобных сетей относится сложность алгоритмов контроля и восстановления целостности кольца.

ЯЧЕИСТАЯ ТОПОЛОГИЯ

В сетях с ячеистой топологией компьютеры соединяются по принципу «каждый с каждым». Такой способ подключения приводит к повышению отказоустойчивости всей сети. Но, с другой стороны, на развёртывание сети с ячеистой топологией требуется большое количество сетевого оборудования и кабеля.

ГИБРИДНАЯ ТОПОЛОГИЯ

Гибридные топологии - это комбинации двух или более топологий. Применяются, как правило, для улучшения характеристик сети или для получения компромиссного решения, учитывающего недостатки и преимущества той или иной топологии. Например, на практике, вместо ячеистой топологии с её избыточной стоимостью, применяют гибридно-ячеистую топологию, в которой дополнительными линиями связи соединяются только критичные к разрыву связи компьютеры, как правило, серверы. Другими примерами гибридных топологий могут служить топологии «звезда-шина»и«звезда-кольцо».

ЗВЕЗДА-ШИНА

Сеть, построенная по топологии «звезда-шина», представляет собой несколько сетей с топологией «звезда», соединённых общей магистралью. Такая топология может применяться для расширения сети с топологией «звезда», которая использует один концентратор.

ЗВЕЗДА-КОЛЬЦО

Сеть, построенная по топологии «звезда-кольцо», представляет собой несколько сетей с топологией «звезда», соединённых в одно кольцо.

Реализация сетей

Среда передачи данных

Под средой передачи данных понимают физическую субстанцию, по которой происходит передача электрических сигналов, использующихся для переноса той или иной информации, представленной в цифровой форме. Среда передачи данных может быть естественной и искусственной. Естественная среда - это существующая в природе среда; чаще всего естественной средой для передачи сигналов является атмосфера Земли. Соответственно под искусственными понимают среды, которые были специально изготовлены для использования в качестве среды передачи данных. Представителями искусственной среды являются, например, электрические и оптоволоконные (оптические) кабели.

Искусственная среда

Типичными и наиболее распространенными представителями искусственной среды передачи данных являются кабели. При создании сети передачи данных выбор осуществляется из следующих основных видов кабелей: волоконно-оптический (fiber), коаксиал (coaxial) и витая пара (twisted pair). При этом и коаксиал (коаксиальный кабель), и витая пара для передачи сигналов используют металлический проводник, а волоконно-оптический кабель - световод, сделанный из стекла или пластмассы.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель состоит из четырех частей. Внутри кабеля размещена центральная жила (проводник, сигнальный провод, линия, носитель сигнала, внутренний проводник), окруженная изоляционным материалом (диэлектриком). Указанный слой изоляции охвачен тонким металлическим экраном. Ось металлического экрана совпадает с осью внутреннего проводника - отсюда и следует название «коаксиал». И, наконец, внешней частью кабеля является пластиковая оболочка. Существует несколько размеров коаксиального кабеля. Различают толстый (диаметром 0.5 дюйма) и тонкий (диаметром 0.25 дюйма) коаксиальные кабели. Толстый коаксиальный кабель более крепкий, стойкий к повреждению и может передавать данные на более длинные расстояния, но недостатком такого кабеля является сложность его подсоединения.

Витая пара

Витая пара (TP - twisted pair) - кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание осуществляется для уменьшения внешних наводок (наводок от внешних источников) и перекрестных наводок (наводок от одного проводника другому проводнику из одной и той же пары). Часто кабель на витой паре (точнее, на нескольких, как правило, 4 витых парах) называют просто «витая пара». В последние несколько лет производители витой пары научились передавать данные по своим кабелям с высокими скоростями и на большие расстояния. Некоторые из первых локальных сетей на персональных компьютерах использовали витую пару, но могли передавать данные только со скоростью 1 Мбит/с. В 1984 году, когда была представлена сеть Token Ring, она обладала способностью пересылать данные со скоростью 4 Мбит/с по экранированной витой паре. Современные достижения сделали возможной передачу данных по кабелю на витой паре со скоростью 1 Гбит/с (по 250 Мбит/с в каждой из 4 пар). По сравнению с волоконно-оптическими и коаксиальными кабелями, использование витой пары обладает рядом существенных преимуществ. Такой кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать. Он также недорог. И вследствие этого, витая пара является идеальным средством передачи данных для офисов или рабочих групп, где нет электромагнитных помех.

Однако, витая пара обладает следующими недостатками: сильное воздействие внешних электромагнитных наводок, возможность утечки информации и сильное затухание сигналов. Кроме того, проводники витой пары подвержены поверхностному эффекту - при высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала.

Волоконно-оптическая технология

Современные требования к сетям таковы, что данные и видео должны передаваться быстро, эффективно. В сравнении с другими средами передачи, оптическое волокно является наиболее эффективным способом передачи информации. Оптическое волокно предоставляет высокую пропускную способность для сетевого трафика. По этой причине предсказывают рост этих технологий. Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) был разрекламирован как решение всех проблем, порождаемых медным кабелем. Такой кабель имеет огромную ширину полосы пропускания и может пересылать голосовые сигналы, видеосигналы и сигналы данных на очень большие расстояния. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель для передачи данных использует световые импульсы, а не электричество, он оказывается невосприимчивым к электромагнитным помехам. Отличительной особенностью волоконно-оптического кабеля является также то, что он обеспечивает более высокую безопасность информации, чем медный кабель. Это связано с тем, что нарушитель не может подслушивать сигналы, а должен физически подключиться к линии связи. Для того чтобы добраться до информации, передаваемой по такому кабелю, должно быть подсоединено соответствующее устройство, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению интенсивности светового излучения. К недостаткам волоконно-оптического кабеля следует отнести высокую стоимость и меньшее число возможных перекоммутаций по сравнению с электрическими кабелями, так как во время перекоммутаций появляются микро трещины в месте коммутации, что ведет к ухудшению качества оптоволокна.

Оптическая технология - это ядро современных высокоскоростных сетей. Оптическое соединение используется как для соединения городских сетей, так и для подключения множества точек к отдельной MAN. Оптико-волоконные кабели сделаны из тонких стеклянных жил, которые с высокой скоростью переносят световые импульсы. Причем скорость и надежность намного превосходит передачу по медному кабелю и достигает 10 Гбит/с. В настоящее время ведутся работы по увеличению скорости до 40 Гбит/с. В оптическом волокне информация передается со скоростью света. Хотя оптическое волокно имеет очень небольшой диаметр (примерно, диаметр человеческого волоса), но оно позволяет передавать большие объемы информации на существенные расстояния и имеет высокую механическую прочность.

Общие составляющие коммуникационных систем

Все коммуникационные системы имеют три общие составляющие: источник сигнала, среда передачи сигнала и приемник сигнала. В оптических системах от источника переносится световой импульс, средой передачи является световод (оптическое волокно), а приемник - оптический сенсор.

Оптический передатчик - это простой источник света, например, электрическая лампочка. Переносимый электрический сигнал (голос, данные или видео) преобразуются в световой импульс. Если сигнал передается по принципу «включено» - «выключено», то это цифровой сигнал, если сигнал непрерывный, но имеет различную интенсивность, то это аналоговый сигнал. При передаче цифрового сигнала если световой импульс передается, то это 1, если отстутствует, то . В случае передачи аналогового сигнала интенсивность светового потока определяется интенсивностью аналогового сигнала.

Получатель сигнала - это полупроводниковое устройство, которое преобразует свет обратно в электрический сигнал. При получении цифрового сигнала, представленного световым импульсом, в результате преобразования получается электрический сигнал высокого уровня.

Обзор смежных технологий передачи данных

xDSL

Сокращение DSL расшифровывается как Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия). Технология позволяет значительно расширить полосу пропускания «классических» медных пар (телефонных линий). При этом возможны скорости от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Обычное расстояние, на котором возможна высокоскоростная связь, составляет 5-6 км.

HomePNA

Предназначена для недорого соединения в сеть «поверх телефонной проводки» пользователей внутри одной квартиры или коттеджа. При этом обеспечиваются произвольная топология соединения кабелей и скорости от 1 Мбит/с (HomePNA 1.0 и 1.1) до 10 Мб (HomePNA 2.0) на расстояния порядка 300-500 метров. Для передачи данных используется диапазон частот 5,5 — 9,5 МГц.

Радио-Ethernet

Название говорит само за себя - это передача данных через эфир на частотах гигагерцового диапазона (обычно для недорогих решений используется 2,4 ГГц). Скорости - от 1 Мб до 50 Мб (и возможно выше), расстояния до нескольких десятков километров.

Линии кабельного телевидения (гибридные сети)

Технология предназначена для передачи данных через коаксиальные сети КТВ, и использует отличные от ТВ-сигнала диапазоны. Решения данного типа могут быть весьма сложными, но проработанными до мелочей из-за широкого распространения в некоторых странах.

Связь по силовой проводке

Пожалуй, это самая новая из технологий, представленных в данном списке. Она позволяет (по крайней мере в теории) передавать данные по стандартной электрической проводке 220 Вольт на скорости до 11 Мб и на расстояния в сотни метров.

Использование атмосферных лазеров

Передача сигналов в оптическом (как правило инфракрасном) диапазоне. Как правило решение позиционируется в России как не требующая лицензирования замена Радио-Ethernet. Однако у лазерной технологии есть и другие достоинства - высокая скорость (до гигабита), сложность перехвата данных, возможность организации сложных по топологии сетей. К сожалению, недостатков то же достаточно.

Оборудование

Хаб

Хаб (он же повторитель, разветвитель, концентратор, repeater, hub) - устройство, служащее для «разветвления» сигнала в сегменте сети. Сигнал, полученный хабом на одном порту, усиливается и передается на все порты устройства. Портов может быть минимум 2, тогда это называется «повторитель» (repeater), чаще всего такие 2х-портовые хабы применялись в коаксиальных сетях и служили для «удлиннения» сети. При использовании хабов возможны коллизии. Хабы вносят определенную задержку в распространение сигнала. Хабы, как и сетевые карты, являются устройствами 1-го уровня, т.е. работают с сетью на уровне сигналов.

Свитч

Свитч (он же переключатель, мост, switch, bridge) -устройство, служащее для разделения сети на отдельные сегменты, которые могут содержать Хабы и сетевые карты. Свичи являются устройствами 2-го уровня, т.е. содержат в себе порты - устройства 1-го уровня для работы с сигналами, но помимо этого, работают с содержимым сетевых пакетов - читают поле физического адреса назначения (MAC) пакета, пришедшего на один из портов, и в зависимости от его значения и таблицы MAC-адрес - порт «ретранслируют» пакет на другой порт (или не ретранслируют). Свитч с 2-мя портами называется мостом (bridge), при этом порты могут иметь разные сетевые стандарты: Ethernet и Token Ring, 10Base-T и 100Base-T, и другие вариации.

Порты N-портового свитча работают независимо друг от друга, в общем случае, в каждый момент времен одновременно может происходить обмен данными по N/2 направлениям. При подключении сетевой карты к свичу возможно включение режима full-duplex, когда коллизии при обмене данными на участке карта - порт свича исключены и, соответственно, нет потерь скорости на повторные передачи. Поскольку свичу требуется время на анализ адреса пакета, свитчи вносят бОльшую задержку в распространение сигнала чем хабы.

Маршрутизатор

Маршрутизатор (то же самое, что роутер, router) - это специальное устройство, или компьютеp с соответсвующим пpогpамным обеспечением. Служит для разделения сети на подсети, которые могут содержать свичи, хабы и сетевые карты. Маршрутизаторы являются устройствами 3-го уровня, т.е. помимо функций 1-го и 2-го уровней работают с содержимым пакетов на уровне сетевых адресов и перенаправляют пакеты на другие порты. Таблицы при этом имееют более сложные структуры, чем у свичей и занимают больше места. Помимо «чистой маршрутизации» маршрутизаторы обычно выполняют функции NAT, FireWall и оптимизации потоков данных.

Схема применения маршрутизатора.

Сетевой адаптер

Сетевой Адаптер - это плата расширения компьютера, которая взаимодействует со средой передачи данных (кабели) прямо или через другое коммуникационное оборудование, связывая его с другими компьютерами.

Сетевой Адаптер устанавливается в один из свободных разъемов материнской платы и работает под управлением драйвера операционной системы, решая задачи обмена двоичными данными по внешним линиям связи. Сетевые адаптеры являются основой основ любой сети.

Медиаконвертер

Медиаконвертеры - это устройства, предназначенные для преобразования типа среды передачи сигнала и имеющие независимое электропитание. Проще говоря Медиаконвертер - это устройство, одним концом втыкающееся в обычный медный порт коммутатора, а другим - в оптоволокно. В результате коммутатор даже не знает, что он работает не с медной линией.

Wi-Fi

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») — стандарт на оборудование Wireless LAN.

Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi-Fi» — торговая марка «Wi-Fi Alliance». назвали Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.Установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развёртывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнее время во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определённых условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могут перемещаться между по территории покрытия сети Wi-Fi.

Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или хот-споты

Учебник по Wi-Fi

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») — стандарт на оборудование Wireless LAN - Беспроводных ЛВС. Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi-Fi» — торговая марка «Wi-Fi Alliance». Технологию назвали Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.

Беспроводные технологии

Существуют различные подходы к классификации беспроводных технологий. По дальности действия: Беспроводные персональные сети (WPAN — Wireless Personal Area Networks). Примеры технологий — Bluetooth. Беспроводные локальные сети (WLAN — Wireless Local Area Networks). Примеры технологий — Wi-Fi. Беспроводные сети масштаба города (WMAN — Wireless Metropolitan Area Networks). Примеры технологий — WiMAX. По топологии: «Точка-точка». «Точка-многоточка». По области применения: Корпоративные (ведомственные) беспроводные сети — создаваемые компаниями для собственных нужд. Операторские беспроводные сети — создаваемые операторами связи для возмездного оказания услуг. Кратким, но ёмким способом классификации может служить одновременное отображение двух наиболее существенных характеристик беспроводных технологий на двух осях: максимальная скорость передачи информации и максимальное расстояние.

Принцип работы

Обычно схема WiFi сети содержит не менее одной точки доступа и не менее одного клиента. Такой режим подключения называется Infrastructure. Также возможно подключение двух клиентов в режиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяются посредством сетевых адаптеров «напрямую». Это - режим Ad-Hoc. Если провести аналогию с привычными сетями, то беспроводные адаптеры - это сетевые карты, а точка доступа - свитч.

Точка доступа передаёт свой идентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости 0.1 Мбит/с каждые 100 мс. Так что 0.1 Мбит/с — наименьшая скорость передачи данных для WiFi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключение к данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа с идентичными SSID, приёмник может выбирать между ними на основании данных об уровне сигнала.

Стандарты беспроводных сетей WiFi

Так как беспроводные сети развиваются (как и все другие) в процессе эволюции появляются новые стандарты. Вот некоторые из них. Основная статья Список стандартов 802.11

• 802.11 - общее название семейства стандартов

• 802.11b - первый стандарт беспроводных сетей. 1999 год, 11 Мбит/с, 2.4 ГГц.

• 802.11g - следующая версия стандарта. Обратно совместим с 802.11b. 2003 год, 54 Мбит/с, 2.4 ГГц.

• 802.11a - один из первых стандартов. Без обратной совместимости. 1999 год (выход продуктов в 2001), 54 Мбит/c, 5 ГГц.

• 802.11n - Обратно совместим со всем что только можно. 600 Мбит/с, 2.4-2.5 ГГц, 5 ГГц.

• 802.11i - с 2004

SSID

Также у любой беспроводной сети есть уникальный идентификатор – SSID (service set identifier), который собственно и отображается как имя сети при просмотре списка доступных сетей, который задаётся при настройке используемой точки доступа (или заменяющего его устройства). При отключении рассылки (broadcast) SSID сеть будет выглядеть для просматривающих доступные сети пользователей как безымянная, а для подключения необходимо знать и SSID, и пароль (в случае использования WPA-PSK, однако само по себе отключение SSID не делает сеть более устойчивой к несанкционированному проникновению извне.

Сетевое оборудование Wi-Fi

PC Card-адаптер

Беспроводной сетевой PC Card-адаптер — применяется в ноутбуках, не оборудованных адаптером Wi-Fi или поддерживающих устаревший стандарт 802.11b. Поддержка спецификации WMM (Wi-Fi Multimedia) обеспечивает качество работы в беспроводной сети мультимедиаприложений и пакетной телефонии, а применение протоколов защиты беспроводного подключения WPA и WPA2 делает использование сети Wi-Fi максимально безопасным.Данный адаптер полностью совместим с беспроводными устройствами стандартов 802.11b и 802.11g (Wi-Fi, Centrino), обеспечивает устойчивое соединение на скорости до 54 Мбит/сек. Радиус действия: в помещение до 100м, на открытом пространстве до 200м, но данные показатели (скорость и дальность) будут варьироваться в зависимости от модели.

Wi-Fi PCI адаптер

Беспроводный Wi-Fi PCI-адаптер устанавливается в PCI слот настольного компьютера, что позволяет расположить компьютер почти в любом месте дома и пользоваться ресурсами сети, без использования сетевых кабелей. Радиус действия составляет 200-500м в зависимости от расположения. Так же к PCI- адаптеру можно подключать более мощную антенну, одно- или всенаправленную(о них далее).

Wi-Fi USB-адаптер

Данный wi fi адаптер имеет usb интерфейс, и его можно использовать как в настольном ПК так и в ноутбуке. Такой адаптер (в зависимости от модели) может обеспечить скорость до 108 МБ/с, использует стандарт 802.11b/g, имеет встроенную антенну и обеспечит до 100м дальность действия. Такой тип устройств предназначен для небольших помещений.

Access Point точка беспроводного доступа Wi-Fi

Access Point - это шлюз для доступа мобильных или стационарных устройств к ресурсам проводной сети Ethernet по радиоканалу/Точка беспроводного доступа, предназначенная для организации сетей передачи данных, состоящих из персональных компьютеров и других вычислительных устройств, по цифровым радиоканалам в диапазоне частот 2400 - 2483,5 МГц (Wi-Fi). Применяется в домашних и офисных компьютерных сетях для связи беспроводных сетей с проводными сетями (Ethernet).Данная модель имеет 7 встроенных антенн для адаптации к помехам, поддерживает протоколы 802.11g, 802.11b, обеспечивает скорость до 108 МБ/с и поддерживает до 64 пользователей, использует шифрование данных WEP.

Wi-Fi маршрутизатор

Беспроводный маршрутизатор, представляет три устройства в одном. Первое – беспроводная точка доступа, позволяющая включить в сеть беспроводные устройства Wireless-G (802.11g) и Wireless-B (802.11b) стандартов. Второе – коммутатор 10/100 Ethernet на 4 порта, позволяющий подключать проводные устройства. Допускается прямое подключение четырех устройств непосредственно к коммутатору или большего количества через повторители. И третье устройство – сам беспроводный маршрутизатор, который позволяет подключить Интернет в Вашу локальную сеть через высокоскоростной кабель Ethernet.Маршрутизатор в полном объеме реализует технологии защиты внутренней сети и беспроводного канала передачи данных на основе применения технологий Wired Equivalent Privacy (WEP) с шифрованием ключом 128 бит, Wi-Fi Protected Access (WPA), аутентификация на базе MAC-адресов отправителя и двух встроенных межсетевых экранов.

Wi-Fi репитер

Wireless-G Range Expander, 802.11gWi-Fi беспроводный репитер Репитер увеличивает радиус зоны покрытия беспроводной сети! Обеспечивает уверенный прием удаленных пользователей.Режим работы: Wi-Fi беспроводный репитер (повторитель)Основными параметрами можно назвать мощность сигнала и совместимость с другими устройствами

Антенна внутренняя направленная

Комнатная направленная антенна с частотой работы 2.4-2.5ГГц, предназначена для подключения к беспроводным адаптерам, точкам доступа и маршрутизаторам, имеющим съемную антенну. Антенна позволяет значительно увеличить дальность действия беспроводной точки доступа.

https://wiki.ertelecom.ru/_detail/texnicheskaja_podderzhki:w6.jpg?id=texnicheskaja_podderzhki%3Auchebnik_po_wi-fi

Антенна внутренняя всенаправленная

Всенаправленная антенна для использования в закрытом помещении. Работает с беспроводными маршрутизаторами со съемной антенной или беспроводными точками доступа.

Антенна внешняя направленная

Антенна типа «волновой канал» для использования на открытом пространстве. Работает с беспроводными маршрутизаторами со съемной антенной или беспроводными точками доступа.

+ принт-серверы, мультимедиа центры, принтеры

Режим работы Wi-Fi

Access Point Mode (Точка доступа)

Режим Access Point предназначен для беспроводного подключения к точке доступа портативных компьютеров, настольных ПК и PDA. Беспроводные клиенты могут обращаться к точке доступа только в режиме Access Point.

Access Point Client / Wireless Client Mode (Беспроводной клиент)

Режим AP Client или Wireless Client позволяет точке доступа стать беспроводным клиентом другой точки доступа. По существу, в данном режиме точка доступа выполняет функции беспроводного сетевого адаптера. Вы можете использовать данный режим для обмена данными между двумя точками доступа. Обмен данными между беспроводной платой и точкой доступа в режиме Access Point Client / Wireless Client Mode невозможен.

Point-to-Point / Wireless Bridge (Беспроводной мост point-to-point)

Режим Point-to-Point / Wireless Bridge позволяет беспроводной точке обмениваться данными с другой точкой доступа, поддерживающей режим беспроводного моста point-to-point. Однако имейте в виду, что большинство производителей используют свои собственные оригинальные настройки для активации режима беспроводного моста в точке доступа. Обычно данный режим используется для беспроводного соединения аппаратуры в двух разных зданиях. Беспроводные клиенты не могут обмениваться данными с точкой доступа в этом режиме.

Point-to-Multipoint / Multi-point Bridge (Беспроводной мост point-to-multipoint)

Режим Point-to-Multi-point / Multi-point Bridge аналогичен режиму Point-to-point / Wireless Bridge с той лишь разницей, что допускает использование более двух точек доступа. Беспроводные клиенты также не могут обмениваться данными с точкой доступа в этом режиме.

Repeater Mode (Репитер)

Функционируя в режиме беспроводного репитера, точка доступа расширяет диапазон действия беспроводной сети посредством повтора сигнала удаленной точки доступа. Для того чтобы точка доступа могла выполнять функции беспроводного расширителя радиуса действия другой точки доступа, в её конфигурации необходимо указать MAC-адрес удаленной точки доступа. В данном режиме беспроводные клиенты могут обмениваться данными с точкой доступа.

WDS (Wireless Distribution System)

WDS позволяет одновременно подключать беспроводных клиентов к точкам, работающим в режимах Bridge (мост точка-точка) или Multipoint Bridge (мост точка-много точек), однако при этом уменьшается скорость работы. Все точки доступа и беспроводные маршрутизаторы, продаваемые в настоящее время, легко конфигурируются через web-интерфейс, для чего необходимо при первом подключении их к Вашей сети обратиться через web-браузер по определённому IP-адресу, указанному в документации к устройству. (В некоторых случаях потребуются специальные настройки протокола TCP/IP на компьютере, используемом для конфигурирования точки доступа или маршрутизатора, также указанные в документации) Оборудовнаие многих производителей также комплектуется специальным ПО, позволяющим облегчить процедуру настройки для пользователей.

Защита беспроводных сетей

Так как беспроводная связь не имеет строгого направления распространения сигнала (в привычных сетях, сигнал идет строго по проводу) и распространение радиоволн, как мы знаем из школьного курса физики, очень сложно контролировать, то возникает необходимость защиты передаваемой по ним информации. Для этого используются различные протоколы шифрования, разработанные специально для беспроводных сетей.

WEP - (Wired Equivalent Privacy)

Самый слабый и устаревший протокол шифрования. Основывается на статичном 40 или 104-битном ключе. Может быть взломан за несколько минут. В 2004 году был объявлен нерекомендуемым протоколом обеспечения безопасности беспроводны сетей, поскольку не выполняют своих обязанностей в области обеспечения безопасности.

WPA - (WiFi Protected Access)

Усовершенствованный протокол шифрования, появившийся в 2003 году. WiFi Alliance дает следующую формулу для объяснения сути и принципов работы WPA: WPA = 802.1X + EAP + TKIP + MIC. Так же подвержен взлому за разумное время в 12-15 минут.

• EAP (Extensible Authentication Protocol). Протокол расширенной аутентификации. Используется совместно с RADIUS-сервером в крупных сетях.

• TKIP – протокол интеграции временного ключа (Temporal Key Integrity Protocol) – каждому устройству присваивается изменяемый ключ.

• MIC – технология проверки целостности сообщений (Message Integrity Check) – защищает от перехвата пакетов и их перенаправления.Стандарт TKIP использует автоматически подобранные 128-битные ключи, которые создаются непредсказуемым способом, и общее число их вариаций достигает 500 миллиардов. Сложная иерархическая система алгоритма подбора ключей и динамическая их замена через каждые 10 KB (10 тыс. передаваемых пакетов) делают систему максимально защищенной.MIC использует весьма непростой математический алгоритм, который позволяет сверять отправленные в одной и полученные в другой точке данные. Если замечены изменения и результат сравнения не сходится, такие данные считаются ложными и выбрасываются.Существуют два вида WPA:

  • WPA-PSK (Pre-shared key) – для генерации ключей сети и для входа в сеть используется ключевая фраза. Оптимальный вариант для домашней или небольшой офисной сети.

  • WPA-802.1x – вход в сеть осуществляется через сервер аутентификации. Оптимально для сети крупной компании.

WPA2

Вторая версия протокола, определяется стандартом IEEE 802.11i, принятым в июне 2004 года, и призван заменить WPA. В нём реализовано CCMP и шифрование AES, за счет чего WPA2 стал более защищенным, чем свой предшественник. С 13 марта 2006 года поддержка WPA2 является обязательным условием для всех сертифицированных WiFi устройств. По официальным данным он пока не взломан. Так же во всех устройствах встроен режим, позволяющий ограничить доступ к точке доступа адаптерами, для которых указываются MAC адреса. Однако он не является надежным и может быть взломан после непродолжительного анализа передаваемой информации и подмены MAC адреса злоумышленника.

• CCMP (англ. CCMP -- Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol, протокол блочного шифрования с кодом аутентичности сообщения и режимом сцепления блоков и счётчика) -- протокол шифрования 802.11i созданный для замены TKIP, обязательного протокола шифрования в WPA и WEP, как более надёжный вариант. CCMP является обязательной частью стандарта WPA2, и необязательной частью стандарта WPA.

CCMP, являясь частью стандарта 802.11i, использует алгоритм Advanced Encryption Standard (AES). В отличие от TKIP, управление ключами и целостностью сообщений осуществляется одним компонентом, построенным вокруг AES с использованием 128-битного ключа, 128-битного блока, в соответствии со стандартом шифрования FIPS-197.

• AES (которого иногда называют Rijndael) симметричный алгоритм блочного шифрования (размер блока 128 бит, ключ 128/192/256 бит)

Радиус действия

Радиус действия домашней WiFi сети зависит от типа используемой беспроводной точки доступа или беспроводного маршрутизатора. К факторам, определяющим диапазон действия беспроводных точек доступа или беспроводных маршрутизаторов, относятся:

• Тип используемого протокола 802.11;

• Общая мощность передатчика;

• Коэффициент усиления используемых антенн;

• Длина и затухание в кабелях, которыми подключены антенны;

• Природа препятствий и помех на пути сигнала в данной местности.

Радиус действия со штатными антеннами (усиление 2dBi)популярных точек доступа и маршрутизаторов стандарта 802.11g, при условии, что они соединяются с устройством, имеющим антенну с аналогичным усилением, можно примерно оценить в 150 м на открытой местности и 50 м в помещении.

Препятствия в виде кирпичных стен и металлических конструкций могут уменьшить радиус действия WiFi сети на 25% и более. Поскольку стандарт 802.11a использует частоты выше, чем стандарты 802.11b/g, он является наиболее чувствительным к различного рода препятствиям. На радиус действия WiFi сетей, поддерживающих стандарт 802.11b или 802.11g, влияют также помехи, исходящие от микроволновых печей.

Ещё одним существенным препятствием может оказаться листва деревьев, поскольку она содержит воду, поглощающую микроволновое излучение данного диапазона. Проливной дождь ослабляет сигналы в диапазоне 2.4ГГц с интенсивностью до 0.05 dB/км, густой туман вносит ослабление 0.02 dB/км, а в лесу (густая листа, ветви) сигнал может затухать с интенсивностью до 0.5 dB/метр.

Увеличить радиус действия WiFi сети можно посредством объединения в цепь нескольких беспроводных точек доступа или маршрутизаторов, а также путём замены штатных антенн, установленных на сетевых картах и точках доступа, на более мощные.

Распределительная сеть. ДШ/Вынос.

Что представляет из себя распределительная сеть, для чего нужна

 

Icon

Основные понятия: ОУ - оптический узел, оборудование системы КТВ. Оборудование размещается в шкафу ОУ на верхнем этаже жилого дома.  УД - узел доступа, оборудование сети ПД для Интернета и телефонии, размещается в шкафу ОУ.  ДРС - домовая распределительная сеть, сеть в зоне действия ОУ. Как правило, сеть проложена в пределах одного дома и соединяет ОУ и этажные шкафы, может соединять соседние дома. Основное отличие- сеть выполнена коаксиальным кабелем и кабелем «витая пара». 

 

ДШ – домовой шкаф, в нем устанавливается оборудование, распределяющее сигнал по подъездам и этажам. На каждом доме устанавливается ОУ - оптический узел, преобразовывает оптические сигналы в электрические, обеспечивает работу домовой распределительной сети. ЭШ – этажный шкаф, установленное в нём оборудование распределяет сигнал по квартирам.

 

 

Технология «оптика до дома», которую использует компания, предполагает построение высокопроизводительной мультисервисной сети передачи информации, где каждый уровень структуры сети, включая подключение дома, выполнен с использованием оптоволоконного кабеля. В сравнении с другими средами передачи, оптическое волокно является наиболее эффективным способом передачи информации. Подключение конечных пользователей внутри здания осуществляется с использованием коаксиального кабеля.

Домовая распределительная сеть – сеть от ОУ до абонентского отвода ответвителя КТВ, от УД до точки подключения абонента.

ДШ

Труба ТСК  

ЭШ

Какие схемы строительства распредки применяются

Схемы распределительной сети, МКУ (звезда) Мку (кольцо) и ППК по услугам ПД и КТВ. Используемое оборудование. Отличия. Схема резервирования. Сигнализаторы

Схема организации эл питания. Фотографии каждой схемы Перевод на гигабит

Принципиальное решение по подключению электропитания к ДШ

Питание через Ethernet (оборудование PoE)

Модели оборудования доступа

DES-3028 Управляемый коммутатор 2 уровня с 24 портами 10/100 Мбит/с + 2 портами 1000BASE-T + 2 комбо-портами 1000BASE-T/SFP Общие характеристики: Интерфейсы • 24 порта 10/100Base-TX • 2 порта 10/100/1000Base-T • 2 комбо-порта 10/100/1000Base-T /SFP • Консольный порт RS-232 Светодиодные индикаторы • Питание (на устройство) • Консоль (на устройство) • Link/Activity (на порт) • Индикатор скорости (на порт) DES-3526 Управляемый коммутатор 2 уровня с 24 портами 10/100Base-TX + 2 комбо-портами 1000Base-T/Mini GBIC (SFP) Общие характеристики: Количество портов  • 24 порта 10/100BASE-TX, 2 комбо-порта 1000BASE-T/MiniGBIC (SFP)

СЕТИ

1.Технологии передачи данных

1.1 Сетевая модель osi

Сетевая модель OSI(эталонная модель взаимодействия открытых систем — англ. Open Systems Interconnection Reference Model-OSI) — абстрактная модель для сетевых коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Представляет уровненный подход к сети. Каждый уровень обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и понятнее.

Открытой системой может быть названа любая система, которая построена в соответствии с общедоступными спецификациями, соответствующими стандартам и принятыми в результате публичного обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Под термином «спецификация» (в вычислительной технике) понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Понятно, что не всякая спецификация является стандартом. В свою очередь, под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных вертикально друг над другом. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.

 

 

Уровень OSI	Протоколы
Прикладной	HTTP, gopher, Telnet, DNS, DHCP, SMTP, SNMP, CMIP, FTP, TFTP, SSH, IRC, AIM, NFS, NNTP, NTP, SNTP, XMPP, FTAM, APPC, X.400, X.500, AFP, LDAP, SIP, ITMS, Modbus TCP, BACnet IP, IMAP, POP3, SMB, MFTP, BitTorrent,eD2k,PROFIBUS,NCP
Представления	ASN.1, XML-RPC, TDI, XDR, SNMP, Telnet, NCP, AFP, ICA
Сеансовый	ASP, ADSP, DLC, Named, Pipes, NBT, NetBIOS, NWLink, Printer Access Protocol, Zone Information Protocol, SSL, TLS,RPC
Транспортный	TCP, UDP, SOCKS, NetBEUI, AEP, ATP, IL, NBP, RTMP, SMB, SPX, SCTP, DCCP, RTP, TFTP
Сетевой	IP, IPv6,ICMP,IGMP,IPX, NWLink,NetBEUI,DDP, IPSec, ARP, RARP, BOOTP, SKIP, RIP, GRE
Канальный	STP, ARCnet, ATM, DTM, SLIP, SMDS, Ethernet, FDDI, Frame Relay, LocalTalk, Token ring, StarLan, L2F, L2TP, PPTP, PPP, PPPoE, PROFIBUS, CSMA/CD, CSMA/CA
Физический	RS-232, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485, xDSL, ISDN (T1, E1), Ethernet (10BASE-T, 10BASE2, 10BASE5), Fast Ethernet (100BASE-T, 100BASE-TX, 100BASE-T4, 100BASE-FX), Gigabit Ethernet (1000BASE-T, 1000BASE-TX, 1000BASE-SX)

 

Прикладной уровень (Application layer)

Верхний (7-й) уровень модели - обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных,доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP

 

Уровень представления (Presentation layer)

Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачипо сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

 

Сеансовый уровень (Session layer)

5-й уровень модели - отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

Транспортный уровень (Transport layer)

4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.\\ 

Сетевой уровень (Network layer)

3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор. Протоколы сетевого уровня маршрутизируются данные от источника к получателю и могут быть разделены на два класса: протоколы с установкой соединения и без него.

Канальный уровень (Data Link layer)

Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня — MAC(Media Access Control)регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control)обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

Физический уровень (Physical layer)

Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы хабы, повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы. Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т.п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и ВМС.

Взаимодействие уровней

Уровни взаимодействуют сверху вниз и снизу вверх посредством интерфейсов и могут еще взаимодействовать с таким же уровнем другой системы с помощью протоколов.