Основы сетей передачи данных Вычислительная и телекоммуникационная

Основы сетей передачи данных

Вычислительная и телекоммуникационная технологии Компьютерные сети, называемые также сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научнотехнических отраслей современной цивилизации — компьютерных и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и обеспечивает скорость передачи информации до 10 - 50 Мбит/с, Для промышленного использования выпускаются два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле. Коаксиальный кабель так же, как и витая пара, является одним из популярных типов передающей среды для ЛВС.

Оптоволоконный кабель - идеальная передающая среда. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации. Скорость передачи информации по оптоволоконному кабелю более 50 Мбит/с, По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации.

Характеристики некоторых каналов связи. Тип связи Скорость передачи данных (Мбит/с) Электрический кабель: -витая пара 10 -100 -коаксильный До 10 кабель Помехоустойчивость Наращиваемость Низкая высокая Простая Проблематичная Телефонная линия 1 -2 Низкая Без проблем Оптические светодиоды (сверхтонкие силиконовые волокна) 10 -200 абсолютная Без проблем

Функции маршрутизатора Маршрутизатор также может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи. Шлюз. Для объединения ЛВС совершенно различных типов, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства - шлюзы. Шлюз - устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Шлюз осуществляет свои функции на уровнях выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразование между двумя протоколами. С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также локальную сеть подключить к глобальной.

Имена узлов. Каждый компьютер, по другому узел или хост, в сети Internet однозначно определяется своим полным доменным именем, которое включает имя узла и имена всех доменов по направлению от узла к корню. Например, компьютер имеет имя Win. XP. Если собрать имена трех доменов по структуре, то получится полное доменное имя узла — winxp. test. fio. ru Алгоритм работы службы DNS достаточно прост. При установке операционной системы протокол TCP/IP настраивается на сервер имен того домена, в который входит данный компьютер. Когда программе-клиенту требуется по доменному имени выяснить IPадрес, она через протокол TCP/IP связывается с сервером имен, передавая ему свой запрос. Сервер имен обрабатывает запрос. Если указанный домен входит в его базу данных, то сервер преобразует имя в IP-адрес и возвращает результат клиенту. Если запрашиваемое доменное имя не входит в его базу, то он переадресует запрос вышестоящему серверу имен.

Топология сетей Общая схема соединения компьютеров в локальной сети называется топологией сети. Сетевая тополо гия (от греч. το πος, - место) — описание конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств. Сетевая топология может быть lфизической — описывает реальное расположение и связи между узлами сети. lлогической — описывает хождение сигнала в рамках физической топологии. lинформационной — описывает направление потоков информации, передаваемых по сети. lуправления обменом — это принцип передачи права на захват сети. Существует множество способов соединения сетевых устройств, из них можно выделить пять базовых топологий: шина, кольцо, звезда, ячеистая топология и решётка. Остальные способы являются комбинациями базовых. В общем случае такие топологии называются смешанными или гибридными, но некоторые из них имеют собственные названия, например «Дерево» .

Схемы соединения компьютеров в сети. A - линия B - каждый с каждым C - звезда D - кольцо E - шина F - дерево

Звезда При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. l Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру. l

Звезда Достоинства l выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом; l хорошая масштабируемость сети; l лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети; l высокая производительность сети (при условии правильного проектирования); l гибкие возможности администрирования. Недостатки l выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом; l для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий; l конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Шина l Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Шина Достоинства l Небольшое время установки сети; l Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств); l Простота настройки; l Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети; Недостатки l Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью уничтожают работу всей сети; l Сложная локализация неисправностей; l С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

Кольцо l При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. l В отличие от пассивной топологии «шина» , здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть

Кольцо Достоинства l Простота установки; l Практически полное отсутствие дополнительного оборудования; l Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий. Недостатки l Выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети; l Сложность конфигурирования и настройки; l Сложность поиска неисправностей;

Смешанная топология

Служба World Wide Web (WWW). World Wide Web — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Webcepверах. Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web- страницами. Количество существующих Web-страниц уже измеряется миллиардами, причем энергичный рост объема World Wide Web продолжается. Программы для просмотра Web -страниц называют браузерами. В период «неустойчивости » терминологии применялись также термины броузер или обозреватель, которые еще можно встретить в литературе. Во всех случаях речь идет о некотором средстве просмотра Web-документов. Браузер выполняет отображение документа на экране, руководствуясь командами, которые автор документа внедрил в его текст (если автор применяет автоматические средства подготовки Wefe-документов, необходимые команды внедряются автоматически). Такие команды называются тегами. От обычного текста они отличаются тем, что заключены в угловые скобки. Большинство тегов используются парами: открывающий тег и закрывающий. Закрывающий тег начинается с символа «/» .

Язык разметки Правила записи тегов содержатся в спецификации особого языка разметки, близкого к языкам программирования. Он называется языком разметки гипертекста — HTML (Hyper. Text Markup Language). Таким образом, Weu-документ представляет собой обычный текстовый документ, размеченный тегами HTML. Такие документы также называют HTML- документами или документами в формате HTML. При отображении HTML -документа на экране с помощью браузера теги не показываются, и мы видим только текст, составляющий документ. Однако оформление этого текста (выравнивание, цвет, размер и начертание шрифта и прочее) выполняется в соответствии с тем, какие теги имплантированы в текст документа.

URL адрес. Каждый файл одного локального компьютера обладает уникальным полным именем, в которое входит собственное имя файла (включая расширение имени) и путь доступа к файлу, начиная от имени устройства, на котором он хранится. Теперь мы можем расширить представление об уникальном имени файла и развить его до Всемирной сети. Адрес любого файла во всемирном usicm- тгбе определяется унифицированным указателем ресурса — URL. Адрес URL состоит из трех частей. 1. Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обычно обозначается именем прикладного протокола, соответствующего данной службе). Так, например, для службы WWW прихшадным является протокол HTTP (Hyper. Text Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста). После имени протокола ставится двоеточие (: ) и два знака «/» (косая черта): http: //. . . 2. Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс: http: //www. abcde. com. . . 3. Указания полного пути доступа к файлу на данном компьютере. В качестве разделителя используется символ «/ « • (косая черта): http: //www. abcde. com/Files/Mew/abcdefg, zlp При записи URL -адреса важно точно соблюдать регистр символов. В отличие от правил работы в MS-DOS и Windows, в Интернете строчные и прописные символы в именах файлов и каталогов считаются разными.

Служба передачи файлов (FTP). Прием и передача файлов составляют значительный процент от прочих Интернет -услуг. Необходимость в передаче файлов возникает, например, приеме файлов программ, при пересылке крупных документов (например, книг), а также при передаче архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации. Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на которых хранятся архивы данных. Со стороны клиента для работы с серверами FTP может быть установлено специальное программное обеспечение, хотя в большинстве случаев браузеры WWW oбладают встроенными возможностями для работы и по протоколу FTP. Когда мы заходим на файловый сервер FTP и находим нужную программу, нам предлагают открыть этот файл или сохранить его на нашем компьютере. Внимание! Никогда не следует открывать файл, не проверив его прежде антивирусными программами! Его рекомендуется сначала сохранить на своем жестком диске, но, однако, он может иметь размер много мегабайт и перекачка займет несколько часов. К тому же стоит оборваться нашей дряхлой связи с Интернетом, как придется начинать все сначала. Для этих случаев предназначены специальные программы-качалки, основное достоинство которых в том, что, в отличие от браузера IP, они сумеют после восстановления связи продолжить перекачку с того места, где оборвалась связь.