01.Оптика
Оптоволоконный кабель (нидерл. cable) — конструкция из одного или нескольких изолированных друг от друга оптических волокон (оптоволокно), заключенных в оболочку. Кроме собственно жил и изоляции может содержать экран, силовые элементы и другие конструктивные элементы. Также это физический медиум, состоящая из определенного количества оптических волокон, окруженных общей защитной оболочкой, и используется для передачи светового потока.
Оптическая кабельная линия — линия оптических сигналов и состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и конечными муфтами (уплотнениями) и крепежными деталями. Оптическое волокно состоит из: сердцевины оптической оболочки защитного покрытия буферного покрытия (опционально). Различают одномодове и многомодовое волокно. Одномодове волокно (SM) наиболее распространенных размеров, бывает: 8/125 и 9/125 мкм (это означает: диаметр сердцевины — 8 мкм, диаметр волокна — 125 мкм и тому подобное). Многомодовое (MM) наиболее распространенных размеров, бывает: 50/125 и 62/125 мкм. Одномодове волокно дешевле многомодовое, позволяет передавать оптический импульс на большие расстояния, с меньшим различием сигнала на выходе, но в то же время прямопередавальне оборудование для него значительно дороже. Существует также многомодовое волокно с градиентным профилем, у которого уменьшены эти недостатки.
02.Безпроводные технологий
Беспроводные технологии — подкласс информационных технологий, служат для передачи информации на расстояние между двумя и более точками, не требуя связи их проводами. Для передачи информации может использоваться инфракрасное излучение, радиоволны, оптическое или лазерное излучение.
В настоящее время существует множество беспроводных технологий, наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям, таким как Wi-Fi, WiMAX, Bluetooth. Каждая технология обладает определёнными характеристиками, которые определяют её область применения. 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.
Беспроводные глобальные сети (WWAN — Wireless Wide Area Network). Примеры технологий — CSD, GPRS,EDGE, EV-DO, HSPA.
Классификация по дальности действия
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.
2) Метод кодирования
00.Аналоговое кодирование
01.Цифровое кодирование
•Аналоговое кодирование
Аналоговое кодирование – это модуляция информационными импульсами аналогового сигнала. Оно позволяет при переходе на широкополосную передачу существенно увеличить способности канала связи (можно передавать несколько бит одновременно). При этом, при прохождении по каналу связи аналогового сигнала не искажается форма сигнала, а лишь уменьшается его амплитуда, а цифровой сигнал – искажает.
1.АМ
2.ЧМ
3.ФМ
4.СРМ
5.QАМ
1.Амплитудная модуляция – соответствует наличие сигнала (сигнал большей амплитуды), 0 соответствует отсутствие сигнала (сигнал меньшей амплитуды). Частота сигнала остается постоянной. Недостаток – подвержен действию помех и шумов, повышенные требования к затуханию сигнала в канале связи. Достоинства – простота аппаратурной реализации и узкий частотный спектр.
2.Частотная модуляция – логическая -1 более высокий сигнал частоты, логический 0 – более низкий (или наоборот). Амплитуда сигнала остается постоянной по сравнению с амплитудной модуляцией.
3.Фазовая модуляция – при смене логического 0 на 1 и наоборот происходит резкая смена фазы синусоидального сигнала одной частоты и амплитуды. Амплитуда модулированного сигнала остается постоянной.
5.Кодирование QAM
При использовании метода кодирования QAM смещениям амплитуды и фазы соответствуют различные значения битов. Название квадратурная амплитудная модуляция (т.е. QAM) возникло потому, что сигналы отличаются по фазе на 90 градусов, и четыре такие фазы (отсюда квадратурная) вместе составят 360 градусов, или полный цикл.
Аналоговое кодирования применяется при передаче информации по каналу с узкой полосой пропускания (телефонные линии в глобальных сетях), в радиоканалах (связь многих пользователей одновременно). В локальных сетях практически не используется из-за высокой сложности и стоимости кодирующего и декодирующего оборудования.
•Цифровое кодирование
3. Цифровое кодирование при цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса — перепадом потенциала определенного направления.
•Топология сети
Fall Mesh
Polar Mash
Ring
Bus
Star
Сетевая топология может быть
физической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети.
логической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии.
1.Полносвязная топология (полный граф) — топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов сколько компьютеров в сети. По этим причинам сеть может иметь только сравнительно небольшие конечные размеры. Чаще всего эта топология используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при малом количестве рабочих станций.
Сложное расширение сети (при добавлении одного узла необходимо соединить его со всеми остальными).
Огромное количество соединений при большом количестве узлов
2. Ячеистая топология (англ. Mesh Topology) — сетевая топология компьютерной сети на принципе ячеек, в которой каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети с возможным принятием на себя функций коммутатора для других рабочих станций. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и, для проводных сетей, преизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.
Получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.
3. Кольцо́ — это топология, в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передаёт. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приёмник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов.
Работа в сети кольца заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует (возобновляет) сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всём кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца. Чётко выделенного центра в этом случае нет, все компьютеры могут быть одинаковыми. Однако достаточно часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Понятно, что наличие такого управляющего абонента снижает надёжность сети, потому что выход его из строя сразу же парализует весь обмен.
Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведёт передачу в этот момент, раньше, а другие — позже. Именно на этой особенности топологии и строятся методы управления обменом по сети, специально рассчитанные на «кольцо». В этих методах право на следующую передачу (или, как ещё говорят, на захват сети) переходит последовательно к следующему по кругу компьютеру.
Подключение новых абонентов в «кольцо» обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии «шина», максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое (1000 и больше). Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками переданной по сети информации, потому что в ней, как правило, нет конфликтов (в отличие от шины), а также отсутствует центральный абонент (в отличие от звезды).
В кольце, в отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от стоящего предыдущим в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему. Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера. Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал (обычно порядка 2—10 байт во избежание затухания) и передаёт его следующей системе (иногда по возрастанию MAC-адреса). Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передаёт дальше. Это так называемый нулевой цикл.
Последующий алгоритм работы тактов — пакет данных GR, передаваемый отправителем адресату, начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.
Достоинства
Простота установки;
Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.
Недостатки
Выход из строя одной рабочей станции и другие неполадки отражаются на работоспособности всей сети;
Сложность конфигурирования и настройки;
Сложность поиска неисправностей;
Необходимость иметь две сетевые платы на каждой рабочей станции;
Добавление/удаление станции требует временной остановки работы сети.
Применение
Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Token ring.
4.Шина
Топология типа общая шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.
Топология общая шина предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое какой-либо рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет кому адресовано сообщение, — если сообщение адресовано ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным компьютерам такой сети.
Шина самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, — последовательно — потому что линия связи единственная. В противном случае пакеты передаваемой информации будут искажаться в результате взаимного наложения (т. е. произойдет конфликт, коллизия). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного обмена (в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно (т. е. последовательно, а не параллельно)).
В топологии «шина» отсутствует центральный абонент, через которого передается вся информация, что увеличивает надежность «шины». (При отказе любого центра перестает функционировать вся управляемая им система). Добавление новых абонентов в «шину» достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании «шины» нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру (кроме двух крайних) подходят два кабеля, что не всегда удобно.
«Шине» не страшны отказы отдельных компьютеров, потому что все другие компьютеры сети продолжат нормально обмениваться информацией. Но так как используется только один общий кабель, — в случае его обрыва нарушается работа всей сети. Тем не менее может показаться, что «шине» обрыв кабеля не страшен, поскольку в этом случае остаются две полностью работоспособные «шины». Однако из-за особенности распространения электрических сигналов по длинным линиям связи необходимо предусматривать включение на концах шины специальных устройств — Терминаторов.
Без включения терминаторов в «шину» сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались физически соединенными между собой. Короткое замыкание в любой точке кабеля «шины» выводит из строя всю сеть. Хотя в целом надежность «шины» все же сравнительно высока, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом, поиск, тем не менее, неисправности в «шине» затруднен. В частности, любой отказ сетевого оборудования в «шине» очень трудно локализовать, потому что все сетевые адаптеры включены параллельно, и понять, который из них вышел из строя, не так-то просто.
При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину линии связи между узлами, — в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами.
Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.
Достоинства
•Небольшое время установки сети;
•Дешевизна (требуется кабель меньшей длины и меньше сетевых устройств);
•Простота настройки;
•Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети;
Недостатки
•Неполадки в сети, такие как обрыв кабеля или выход из строя терминатора, полностью блокируют работу всей сети;
•Затрудненность выявления неисправностей;
•С добавлением новых рабочих станций падает общая производительность сети.
•Шинная топология представляет собой топологию, в которой все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных. Такую линейную среду часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство (например, рабочая станция или сервер) независимо подключается к общему кабелю-шине с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине.
5. Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению сетью.
Активная звезда
В центре сети находится маршрутизатор.
Пассивная звезда
В центре сети с данной топологией содержится концентратор, Все пользователи в сети равноправны.
Достоинства
•выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
•лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
•высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
•гибкие возможности администрирования.
Недостатки
•выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
•для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
•конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.
Применение
Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.
4.Метод доступа
1.Случайный
2.Маркерный
3.Арбитраж
1. Метод случайного доступа относительно прост. Более того, при использовании этого метода станциям не нужно получать никакого сигнала или разрешения на передачу. Это делает метод случайного доступа очень надежным. Однако, как и все другие методы, он имеет недостатки. Главный из них заключается в том, что метод, строго говоря, не гарантирует обеспечение предельно допустимого времени доставки пакетов. Конечно, разница между временами доставки здесь невелика, она определяется небольшими долями секунды.
Поэтому метод случайного доступа иногда называют методом состязаний. При нем возможно наложение в канале двух и более передач. На практике разработан ряд практических способов и алгоритмов минимизации конфликтных ситуаций.
2. Маркерный метод - метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером. Под полномочием понимается право инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту, например, станции данных в информационной сети.
Применяется ряд разновидностей маркерных методов доступа. Например, в эстафетном методе передача маркера выполняется в порядке очередности; в способе селекторного опроса (квотированной передачи) сервер опрашивает станции и передает полномочие одной из тех станций, которые готовы к передаче. В кольцевых одно ранговых сетях широко применяется тактируемый маркерный доступ, при котором маркер циркулирует по кольцу и используется станциями для передачи своих данных.
•Адресация
1. IP
2. MAC
3. Символьный
1. IP-адрес (ай-пи адрес, сокращение от англ. Internet Protocol Address) — адрес узла в сети, построенной по протоколу IP. При связи через сеть Интернет требуется глобальная уникальность адреса, в случае работы в локальной сети требуется уникальность адреса в пределах сети. Числовые составные адреса, к примеру Айпишника (Internet Protocol-адреса – адреса Интернет-протокола). Айпишник записывается в виде 4 десятичных чисел, разбитых точками; каждое число лежит в спектре от 0 до 255. Таковым образом, Айпишник занимает 4 б; к примеру: 192.168.0.212.
2. MAC Аппаратные адреса представляют собой шестнадцатеричные номера (12 цифр; к примеру: 00-08-74-96-92-5C). Присвоение аппаратных адресов происходит автоматом: они встраиваются в аппаратуру (модемы, сетевые адаптеры и т. д.) на стадии производства либо генерируются при каждом новеньком запуске оборудования. является одним из расширений модели OSI. IEEE разделяет канальный уровень на два подуровня: подуровень управления доступом к среде (MAC) и подуровень управления логической связью (LLC), из которых нижним является MAC. Таким образом, MAC выступает в качестве интерфейса между подуровнем LLC и физическим (первым) уровнем.
MAC обеспечивает адресацию и механизмы управления доступом к каналам, что позволяет нескольким терминалам или точкам доступа общаться между собой в многоточечной сети (например, в локальной или городской вычислительной сети), и эмулирует полнодуплексный логический канал связи в многоточечной сети.
3. Символьные адреса либо имена созданы для юзеров и несут смысловую нагрузку. Такие адреса имеют иерархическую структуру и состоят из отдельных доменов. Домен – это условное имя, показывающее принадлежность узлов определенной группе, к примеру, стране, компании либо муниципальному учреждению.
•Требования, предъявляемые к компьютерным сетям
Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции - обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к локальным ресурсам всех компьютеров сети. Все ниже перечисленные требования определяют качество выполнения этой основной задачи.
Производительность - характеризуется такими показателями, как интервал времени между запросом пользователя к сетевой службе и получением ответа на этот запрос, объем данных передаваемых по сети в единицу времени.
Следующее требование - надежность и безопасность. В сетях под надежностью понимается способность скрыть от пользователя отказ ее отдельных элементов. Чтобы сеть можно было отнести к высоконадежным необходимо также обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. В свою очередь безопасность характеризует способность системы защитить данные от несанкционированного доступа.
Расширяемость означает возможность сравнительно легко добавлять отдельные элементы сети [компьютеры, приложения], наращивать отдельные сегменты сети и заменять существующую аппаратуру более мощной.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество компьютеров и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
Прозрачность - свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
Совместимость означает, что сеть способна включать в себя разнообразное аппаратное и программное обеспечение.
•Базовые технологии локальных сетей
В проектировании локальных сетей основная роль отводится протоколам физического и канального уровней модели OSI. Специфика локальных сетей, в которых используется разделяемая среда передачи данных
•Модель OSI
Обмен информацией между компьютерами, объединенными в сеть, очень сложная задача. Это связано с тем, что существует много производителей аппаратных и программных средств вычислительных систем. Единственный выход — унифицировать средства сопряжения систем, а именно использовать открытые системы. Открытая система взаимодействует с другими системами на основе единых общедоступных стандартов и спецификаций.
7.физический (Physical);
6.канальный (Data Link);
5.сетевой (Network);
4.транспортный (Transport);
3.сеансовый (Session);
2.представительский (Presentation);
1.прикладной (Application).
Два самых низших уровня — физический и канальный — реализуются аппаратными и программными средствами, остальные пять более высоких уровней реализуются, как правило, программными средствами.
При передаче информации от прикладного процесса в сеть на физический уровень происходит ее обработка, которая заключается в разбиении передаваемых данных на отдельные блоки, преобразовании формы представления или кодировки данных в блоке и добавлении к каждому блоку заголовка (header) соответствующего уровня (см. пример). Каждый заголовок характеризует используемый протокол обработки данных, причем каждый уровень воспринимает в качестве данных весь блок, полученный от предыдущего уровня, включая присоединенный заголовок. Такое построение эталонной модели позволяет заложить (инкапсулировать) в каждый передаваемый по физической среде информационный блок сведения, необходимые для выбора последовательности протоколов для осуществления обратных преобразований на принимающей информацию стороне.
7. Физический уровень
Этот уровень определяет механические, электрические, процедурные и функциональные характеристики установления, поддержания и размыкания физического соединения между конечными системами. Физический уровень определяет такие характеристики соединения, как уровни напряжений, синхронизацию и физическую скорость передачи данных, максимальные расстояния передачи, конструктивные параметры разъемов и другие аналогичные характеристики. Известные стандарты RS-232-C, V.24 и IEEE 802.3 (Ethernet).
Аналоговое(Модем) и цифровое.
6.Канальный уровень
Канальный уровень (уровень звена данных, информационно-канальный уровень) отвечает за надежную передачу данных через физический канал, а именно:
обеспечивает физическую адресацию (в отличие от сетевой или логической адресации);
обеспечивает обнаружение ошибок в передаче и восстановление данных;
отслеживает топологию сети и обеспечивает дисциплину использования сетевого канала конечной системой;
обеспечивает уведомление о неисправностях;
обеспечивает упорядоченную доставку блоков данных и управление потоком информации.
Для ЛВС канальный уровень разбивается на два подуровня:
LLC (Logical Link Control) — обеспечивает управление логическим звеном, т.е. собственно функции канального уровня;
MAC (Media Access Control) — обеспечивает специальные методы доступа к среде распространения.