33. Lan, man, wan. Локальные и глобальные компьютерные сети. Топологии локальных сетей. Виды и характеристики кабелей.
# LAN - Локальная сеть
# WAN - Wide Area Network WAN - глобальная сеть # MAN - Metropolitan Area Network MAN -региональная сеть
Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN) (от англ. «сеть крупного города») — объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую чем WAN, но большую, чем LAN.
MAN — это не только кабельное телевидение. Недавние разработки, связанные с высокоскоростным беспроводным доступом в Интернет, привели к созданию других MAN, которые описаны в стандарте IEEE 802.16, который описывает широкополосные беспроводные ЛВС.
MAN (Metropolitan Area Network) — опорная сеть провайдера. То есть точки, связанные скоростными каналами. Расстояние — от 1 до 10 км. Это ещё не WAN, но точно MAN-решения.
MAN применяется для объединения в одну сеть группы сетей, расположенных в разных зданиях. В диаметре такая сеть может составлять от 5 до 50 километров.
Как правило, MAN не принадлежит какой-либо отдельной организации, в большинстве случаев её соединительные элементы и прочее оборудование принадлежит группе пользователей или же провайдеру, кто берёт плату за обслуживание. Об уровне обслуживания заранее договариваются и обсуждают некоторые гарантийные обязательства.
MAN часто действует как высокоскоростная сеть, чтобы позволить совместно использовать региональные ресурсы (подобно большой LAN). Это также часто используется, чтобы обеспечить общедоступное подключение к другим сетям, используя связь с WAN.
Локальные и глобальные компьютерные сети. Назначение сетей.
Создание компьютерных сетей вызвано практической потребностью пользователей удаленных друг от друга компьютеров в одной и той же информации. Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов. Локальные компьютерные сети. Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8—12 компьютеров) или в одном здании. В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми. Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть — сетью на основе серверов. Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей. Региональные компьютерные сети. Локальные сети не позволяют обеспечить совместный доступ к информации пользователям, находящимся, например, в различных частях города. На помощь приходят региональные сети, объединяющие компьютеры в пределах одного региона (города, страны, континента). Корпоративные компьютерные сети. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN). Глобальная компьютерная сеть Интернет. Потребности формирования единого мирового информационного пространства привели к созданию глобальной компьютерной сети Интернет. В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к Интернету, хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются информационными услугами глобальной сети. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров. В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом. Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети, из которых в России насчитывается более трехсот тысяч (на начало 2001 г.). К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.
Физическая, или геометрическая структура кабельных соединений называется топологией локальной сети. Конкретный вид топологии диктуется стандартами, принятыми в данной сети. Например, стандартToken Ring компании IBM (кольцевая сеть с маркерным доступом), как можно догадаться по названию, предусматривает кольцевую топологию, и кабели следует прокладывать соответствующим образом.
Сегодня существует множество видов топологий. Наиболее часто используются топологии типа "кольцо", "шина" и "звезда".
Кольцевая топология
Само название этой топологии наводит на мысль о кольце или круге. И это действительно так. Узлы сети соединены друг за другом так, что образуют круг. Путь между любыми двумя точками проходит по кабелям, через подключенные к кольцу клиентские машины, по кругу. Для того чтобы обойти полный круг, нужно пройти через всех клиентов кольца. Кольцевая топология показана на рисунке. Как следует из названия, по сети этого вида постоянно передается маркер (единица информации размером в 24 бита). Передача всегда осуществляется в одном и том же направлении. Такой способ передачи называется однонаправленным распространением (unidirectional broadcast).
Для того чтобы добавить к кольцу еще одну машину, необходимо его разомкнуть установить компьютер и снова замкнуть. Если сеть невелика, такой подход вполне приемлем. Но в больших сетях, как правило, нет возможности разрывать кольцо всякий раз, когда требуется подключить новую клиентскую станцию. В этих случаях для подключения применяют специальное устройство. Для того чтобы сеть работала, все станции должны быть соединены. Если одна из них отключится или даст сбой, передача данных прекратится.
Кольцевая топология Token Ring
Теоретически пропускная способность сетей такого типа составляет от редко встречающихся 4 Мбит/с до более распространенной величины 16 Мбит/с.
16 Мбит/с — это уже достаточно для большинства локальных сетей, используемых в бизнесе. Кабель подойдет практически любой — коаксиал, оптоволокно или витая пара, — хотя обычно предпочитают последнюю. Стандарты IEEE для сетей этого типа содержатся в спецификации IEEE 802.5.
Шинная топология
Шинная топология предполагает наличие единой прямой линии связи, с которой соединены все компьютеры, один за другим. Преимущество такой организации — в простоте подключения новых компьютеров. На обоих концах кабеля необходимы специальные терминаторы, определяющие начало и конец сети. Между ними располагаются все компьютеры, подключенные по Т-образной схеме. Сигналы в такой сети передаются в обоих направлениях. Любая передача доступна любому компьютеру, подключенному к шине. Пример сети с шинной топологией показан на рисунке.
Топология типа "шина"
Сети этого типа устанавливаются легко и быстро, благодаря чему популярны в небольших офисах. Однако они довольно уязвимы. Любой сбой на линии обычно разрывает всю сеть. Классический пример шинной топологии — сеть Ethernet с проводкой 10Base2.
Топология типа "звезда"
В звездообразной сети все коммуникации между узлами проходят через центральное устройство. Кабели, которыми компьютеры подключаются к сети, расходятся от этого устройства наподобие лучей звезды (смотри на рисунке). Сети такого типа преобладают там, где используются мэйнфреймы. Собственно, центральное устройство с подключенными к нему терминалами и есть мэйнфрейм (говоря очень упрощенно).
Топология типа "звезда"
Преобладает звезда и в современных локальных сетях (LAN). Центральным устройством в них является концентратор (hub).
Несмотря на то, что у такой конструкции есть уязвимое место — центральное устройство, — на практике она исключительно стабильна и надежна, одновременно позволяя без труда подключать и отключать клиентские машины. Кроме того, сбой одного компьютера обычно не наносит ущерба всей сети, так как задерживается центральным устройством. К недостаткам этой топологии относятся необходимость прокладки отдельного кабеля от каждого компьютера к центральному устройству даже тогда, когда два компьютера расположены рядом друг с другом.
Если в центре звезды поместить мощный, интеллектуальный концентратор, можно использовать его защитные функции для фильтрации аппаратных адресов.
Витая Пара (Twisted Pair).
В настоящее время наиболее распространённый сетевой проводник по структуре напоминает многожилковый телефонный кабель, и имеет 8 медных жилок перевитых друг с другом и хорошую плотную изоляцию из поливинилхлорида. Обеспечивает высокую скорость соединения до 100 мегабит. Бывает Неэкранированная и Экранированная витая пара. Продается в большинстве компьютерных фирм.
Витая пара малоподвержена электромагнитным наводкам, особенно экранированная. Даже при прокладке неэкранированной витой пары вблизи электрораспределительного щитка, и вместе с линиями высокого напряжения отмечалась относительно стабильная работа сети на скоростях свыше 80 мегабит в секунду. Кабель чрезвычайно легко ремонтируется, (несмотря на то, что по стандартам восстановлению повреждённый участок не подлежит) и наращивается с помощью изоленты и ножниц. Даже имея многочисленные участки восстановленных таким образом разрывов, сеть на витой паре работает стабильно, хотя и скорость связи несколько падает. (См. Если произошел обрыв кабеля/ наращиваем витую пару.)
Сеть на 1000 мегабит (Gygabit Lan)
Кроме этого, в сетях основанных на витой паре можно использовать различные нестандартные проводники позволяющие получить новые характеристики и свойства сети. (См. Используем нестандартные проводники для витой пары.) 1000 мегабитные сети это дальнейшая ступень эволюции сетей на витой паре. В отличии от 10100 мегабитных сетей в которых используются только 4 проводника из 8 в при гигабитном соединении задействованны все 8 проводников. сиспользованием соответсвующего оборудование сетевых карт и коммутатора с поддержкой гигабитного соединения. Скорость передачи данных составляет порядка 80-100 мегабайт в секунду что как правило значительно превышает потоки передачи данных жестких дисков (40-60 мегабайт/сек) установленных в домашние системы. Не смотря на то что такое соединение в 10 раз быстрее обычного 100 мегабитного, использовать гигабитную сеть в домашних сетях несколько затруднительно из за высокой стоимости гигабитных коммутаторов (Свыше 150$) и сетевых карт (около 50$). Иногда производители материнских плат встраивают гигабитные сетевые карты таким образом можно соединить 2 компьютера в гигабитную сеть. А если потребуется подключить гигабитную связку из 2 машин к обычной 100 мегабитной сети то можно использховать PCI сетевую плату и одну из машин в качестве роутера. Так же при использовании гигабитной сети необходимо что бы витая пара прокладывлась строго по стандартам без сильных перегибов, а так же недопустимо использовать скруткупайку для наращивания подобной сети.
Коаксиальный Кабель (Coaxial)
Один из первых проводников, использовавшихся для прокладки сетей. Содержит в себе центральный проводник, слой изолятора в оплетке и пластиковую изоляцию, иногда слоев изоляции больше иногда меньше. Максимальная скорость передачи данных 10 мегабит. Он достаточно сильно подвержен электромагнитным наводкам. В случае повреждения ремонтируется с трудом, требуется пайка и тщательная изоляция, но даже после этого восстановленный участок работает медленно и нестабильно. В зоне повреждённого участка появляются отражения электромагнитных волн, распространяющихся в коаксиальном кабеле, что приводит к искажениям передаваемого сигнала. Единственным преимуществом коаксиального кабеля перед витой парой является большее расстояние около 600-700 метров, на которое можно передавать данные. Однако использование витой пары и альтернативных проводников, например полевого кабеля П-296 позволяет добиться устойчивой связи на скорости 10 мегабит на расстоянии до 500 метров. (См. раздел Прокладка сети на расстояния более 300 метров)
В настоящее время коаксиальный кабель в основном используется в качестве проводника сигнала спутниковых тарелок и прочих антенн. В домашних компьютерных сетях использование коаксиального кабеля, как правило, не оправданно, и в этой статье рассматриваться не будет.
Оптико-волоконный кабель (Optic Fiber)
Один или несколько световодов, хорошо защищенных, пластиковой изоляцией. Сверхвысокая скорость передачи данных, кабель абсолютно не подвержен помехам. Расстояние между системами соединенными оптиковолокном может превышать 2 километра. Однако кабель стоит чрезвычайно дорого и для работы с ним требуется специальное сетевое оборудование (Сетевые карты, Концентраторы и т.д.), которое так же стоит недёшево. Оптиковолокно не подлежит ремонту, в случае повреждения участок приходится прокладывать заново.
Пожалуй, очевидно, что оптимальным по всем характеристикам и стоимости для использования в домашних сетях является витая пара.
Таблица: Сравнительные характеристики сетевых кабелей.
34. Internet – протоколы. Доменная система имен (DNS). Модели взаимодействия открытых систем OSI.
Протокол HTTP; Протокол FTP; Протокол Telnet; Протокол WAIS; Протокол Gopher.; Протокол WAP.; Протокол SMTP; Протокол POP3; Протокол IMAP;
Протокол IrDA
Доменная система имен основана на использовании метода назначения имен, путем разложения на разные группы пользователей ответственности за подмножество имен. Каждый уровень в этой системе, называется доменом.
Доменная система имен[1] (Domain Name System, DNS) — это распределенная база данных, которая содержит информацию о компьютерах (хостах), включенных в сеть Internet. Чаще всего информация включает имя машины, IP-адрес и данные для маршрутизации почты.
DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене (SRV-запись).
Сетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г.) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.
В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработанный ещё до принятия модели OSI и вне связи с ней.
Международной организацией по стандартизации (ISO) разработана система стандартных протоколов, получившая название модели взаимодействия открытых систем(OSI)
Открытая система — система, доступная для взаимодействия с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.
35. Виды графики. Виды программ и форматы графических файлов. Условия для графики в Internet. Модели RGB, CMYK
Виды компьютерной графики
Различают три вида компьютерной графики. Эторастровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
В растровой графике изображение представляется в виде набора окрашенных точек. Такой метод представления изображения называют растровым. Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще всего для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художниками, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры.
Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете пока применяются только растровые иллюстрации. Векторный метод - это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор - это набор данных, характеризующих какой-либо объект.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь длсоздания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агенствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Фрактальная графика, как и векторная - вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.Форматы графических файлов
· AI (AdobeIllustrator, Adobe AI) — метафайловый формат, разработанный фирмой Adobe для Macintosh, MicrosoftWindows, NeXT; используется для записи и хранения разнородных видов изображения, включая, .
· BMP (WindowsDeviceIndependentBitmap, MicrosoftWindowsBitmap, Windows BMP, Windows DIB, CompatibleBitmap) — растровый формат , разработанный корпорацией Microsoft для ОС Windows; поддерживается ...
· CDR (CorelDRAWDocument) — векторный формат , первоначально известный низкой устойчивостью и плохой совместимостью файлов. Многие программы на РС (FreeHand, Illustrator, PageMaker) могут ...
· DPX (DigitalPictureExchangeFormat; он же — SMPTE DigitalPictureExchangeFormat) — растровый формат , предназначенный для хранения одного кинокадра или потока видеоданных; разработан фирмой Kodak ...
· EPS (EncapsulatedPostScript, EPSF) — упрощенный вариант формата (PDL) PostScript, разрабатывался фирмой Adobe как векторный формат, позднее появилась его растровая разновидность — Photoshop EPS. .
· GIF (GraphicsInterchangeFormat) — стандартный растровый формат представления изображений в WWW; был разработан в 1987 году фирмой CompuServe, отодвинул на второй план более старые форматы PCX и .
· JFIF (JPEG FileInterchangeFormat), JFI, JPG, JPEG — растровый формат фирмы C-CubeMicrosystems, получил наибольшее распространение, поэтому большинство изображений «JPEG» правильнее было бы ...
· PDF (PortableDocumentFormat) — метафайловый формат, предложенный фирмой Adobe для графических файлов (векторных и растровых), содержащих иллюстрации и текст с большим набором шрифтов и ...
· PNG (PortableNetworkGraphics) — растровый формат, одобренный в качестве стандартного консорциумом W3C (WWW Consortium) и призванный заменить GIF. Формат обеспечивает индексацию до 256 цветов, ...
· PS (PostScript) — формат языка описания страниц PostScript (он же — язык управления лазерными принтерами) разработан в 1984 году фирмой Adobe . Формат используется для обеспечения печати и хранения ...
· PSD (AdobePhotoshop, Adobe PSD (PhotoshopDocument) — растровый формат , входящий в состав графического редактора Photoshop фирмы Adobe; используется издательскими системами на платформах PC и ...
· RAF (RAW) — растровый формат , используемый в цифровых фотокамерах и поддерживающий изображение непосредственно в том виде, в котором оно было зафиксировано датчиком фотокамеры. Использование этого ...
· TIFF (TIF, TaggedImageFileFormat) — растровый формат , разработанный корпорацией Aldus, изначально предназначался для больших графических изображений высокого разрешения, полученных путем ...
· WMF (WindowsMetafile, MicrosoftWindowsMetafile) — метафайловый формат, созданный для использования с ОС Windows, служит для передачи векторов через буфер обмена (clipboard). WMF поддерживается ...
· Графические файлы (graphicsfiles) — файлы , в которых хранятся любые типы устойчивых графических данных («изображений»), предназначенных для последующей визуализации. Способы организации этих файлов ...
RGB (аббревиатура английских слов Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий) — аддитивная цветовая модель, как правило, описывающая способ синтеза цвета для цветовоспроизведения.
Выбор основных цветов обусловлен особенностями физиологии восприятия цвета сетчаткой человеческого глаза. Цветовая модель RGB нашла широкое применение в технике.
Аддитивной она называется потому, что цвета получаются путём добавления (англ. addition) к черному. Иначе говоря, если цвет экрана, освещённого цветным прожектором, обозначается в RGB как (r1, g1, b1), а цвет того же экрана, освещенного другим прожектором, — (r2, g2, b2), то при освещении двумя прожекторами цвет экрана будет обозначаться как (r1+r2, g1+g2, b1+b2).
Изображение в данной цветовой модели состоит из трёх каналов. При смешении основных цветов (основными цветами считаются красный, зелёный и синий) — например, синего (B) и красного (R), мы получаем пурпурный (M magenta), при смешении зеленого (G) и красного (R) — жёлтый (Y yellow), при смешении зеленого (G) и синего (B) — циановый (С cyan). При смешении всех трёх цветовых компонентов мы получаем белый цвет (W).
В телевизорах и мониторах применяются три электронных пушки (светодиода, светофильтра) для красного, зелёного и синего каналов.
Цветовая модель RGB имеет по многим тонам цвета более широкий цветовой охват (может представить более насыщенные цвета), чем типичный охват цветов CMYK, поэтому иногда изображения, замечательно выглядящие в RGB, значительно тускнеют и гаснут в CMYK.
Четырёхцветная автотипия (CMYK:Cyan, Magenta, Yellow, Keycolor) — субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK, как правило, обладает (сравнительно с RGB) небольшим цветовым охватом.
По-русски эти цвета часто называют голубым, пурпурным и жёлтым, хотя первый точнее называть сине-зелёным, а маджента — лишь часть пурпурного спектра. О значении K см. далее. Печать четырьмя красками, соответствующими CMYK, также называют печатью триадными красками.
Цвет в CMYK зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Фактически, цифры CMYK являются лишь набором аппаратных данных для фотонаборного автомата или CTP и не определяют цвет однозначно.
Так, исторически в разных странах сложилось несколько стандартизованных процессов офсетной печати. Сегодня это американский, европейский и японский стандарты для мелованной и немелованной бумаг. Именно для этих процессов разработаны стандартизованные бумаги и краски (например, стандарты ECI). Для них же созданы соответствующие цветовые модели CMYK, которые используются в процессах цветоделения. Однако, многие типографии, в которых работают специалисты с достаточной квалификацией (или способные на время пригласить такого специалиста), нередко создают профиль, описывающий печатный процесс конкретной печатной машины с конкретной бумагой. Этот профиль они предоставляют своим заказчикам.
Особо выделяется цветовая модель CMYK 255. Присутствие этой цветовой модели недопустимо для офсетной печати. Суть модели: Каждый из цветов описывается градацией не от 0 до 100 (как в классической CMYK модели), а от 0 до 255.