Лекция 9-10. Коммуникационные технологии и Интернет

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 12Следующая ⇒

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, расположенными в разных районах города, в различных регионах страны и даже разных странах важным становится скорость и удобство обмена информацией, возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений. Обмена информацией во многом зависит от коммуникаций, то есть средств связи и технологий осуществления связи, которые называют коммуникационными технологиями.

Первоначально обработка данных осуществлялась централизовано на одном компьютере, что не отвечало возрастающим потребностям в быстром и своевременном обмене информацией.

Поэтому появилась новая технология обработки данных, которая получила название распределенной обработки данных – обработки данных, выполняемой на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.

Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные вычислительные комплексы (МВК) и компьютерные сети.

Многомашинный вычислительный комплекс представляют собой группу установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс.

Многомашинные вычислительные комплексы могут быть локальными (в пределах одного помещения) и дистанционными (компьютеры комплекса установлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ).

Компьютерная (вычислительная) сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

В отличии от многомашинных вычислительных комплексов компьютерные сети:

- являются объединением большого количества компьютеров, удаленных друг от друга на значительные расстояния,

- функции обработки данных распределяются между отдельными компьютерами сети,

- сообщение от одной ЭВМ может быть передано другим по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи.

Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать: данные, принтеры, факсимильные аппараты, модемы и другие устройства.

В зависимости от территориального расположения компьютеров сети делят на три класса:

- локальная вычислительная сеть объединяет компьютеры, расположенных в пределах небольшой территории. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К ним относят сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т. п. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2, 5 км;

- региональные сети связывают компьютеры, расположенные на значительных расстояниях друг от друга, например, в пределах одного города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между компьютерами региональной сети составляет десятки – сотни километров.

- глобальные – сети объединяющие компьютеры, расположенные в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между компьютерами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи.

Для организации взаимодействия между отдельными компьютерами сети необходима физическая передающая среда. Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между компьютерами.

Физическая передающая среда чаще всего представляется тремя видами кабелей: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.

Витая пара наиболее дешевый вид передающей среды, представляет собой пару изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы, тем не менее это не обеспечивает должной защиты от помех. Другим минусом витой пары является низкая скорость передачи информации – 0, 25 – 1 Мбит/с.

Коаксиальный кабель более надежен в отношении механических повреждений и помех. Он представляет собой внутренний проводник, покрытый изоляционной оболочкой, поверх которой располагается внешний проводник скрытый от окружающей среды под слоем защитного покрытия. Скорость передачи сигнала в коаксиальном кабеле составляет 10-50 Мбит/с. выпускают два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель используется для передачи сигналов на большие расстояния, чем тонкий.

Оптоволоконный кабель состоит из одного или нескольких оптических волокон с небольшим диаметральным сечением, закрытых сверху стеклянным покрытием, отражающим свет, и защитной оболочкой. Оптоволоконный кабель практически не подвержен воздействию электромагнитных полей и сам не является их источником. Скорость передачи по оптоволоконному кабелю составляет более 50 Мбит/с.

Кроме передающей среды компьютерные сети могут отличаться по принципу работы, согласно это критерию выделяют одноранговые сети и сети на основе сервера.

В одноранговых сетях все компьютеры равноправны. Каждый пользователь сам решает, какие ресурсы своего компьютера сделать доступными другим участникам сети. Одноранговые сети называют также рабочими группами. Обычно одноранговую сеть составляют не более 10 компьютеров.

Эти сети простоты в установке и обслуживании, не требуется дополнительного программного обеспечения и должности администратора (человека, который следит за состояние сети, занимается ее обслуживанием). Одноранговые сети не зависят от функционирования отдельных входящих в них компьютеров. Однако в них наблюдается невысока производительность из-за невозможности обслуживания большого количества соединений. Пользователи сети должны обладать определенной подготовкой в области администрирования собственных компьютеров и поиска информации в сети. К тому же сеть характеризуется слабой защитой данных.

При подключении большого количества компьютеров к однораноговой сети ее производительность падает, поэтому большинство сетей используют выделенные серверы.

В качестве выделенного сервера используют высокопроизводительные компьютеры – серверы, которые используют только для организации работы сети, они не используют для работы пользователей и специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов (рабочих станций, на которых работаю пользователи) и для управления защитой данных.

Преимущества сетей на основе сервера заключаются в сильной централизованной защите данных, освобождении пользователей от выполнения функций администратора (так как обслуживание и настойка сети возлагается на администратора), более простой навигации и поиске в сети. Однако такие сети требуют специализированного дорогого оборудования и программного обеспечения.

Оценку коммуникационной сети можно производить по следующим характеристикам:

- скорость передачи данных, которая измеряется количеством битов информации в секунду. Часто используется единица измерения скорости – бод – число изменений состояния среды передачи в секунду. Каждое изменение состояния среды может соответствовать нескольким битам.

- Пропускная способность, оценивается количеством знаков, передаваемых за секунду.

- Достоверность, оценивается как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Для вычислительных сетей этот показатель должен находиться в пределах 10^-6 – 10^-7.

- Надежность определяется как отношение доли времени исправного состояния к общему времени работы.

Развитие средств связи привело к появлению новых технологий – телекоммуникационных. Термин «телекоммуникации» происходит от греческого слова «теле», означающего далеко. Под телекоммуникационными средствами понимают технические устройства, обеспечивающие прием и передачу информации на значительных расстояниях. Телекоммуникационные связи могут объединять компьютеры посредством телефонных линий связи и выделенных спутниковых каналов.

Топология сети

Под топологией понимают физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет: на состав необходимого сетевого оборудования и его характеристики, возможности расширения сети, способ управления сетью. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.

Выделяют четыре базовых топологии: шину, кольцо, звезду и сотовую топологию.

Наиболее простая топология - шина. В ней все компьютеры подключаются к одному кабелю, называемому магистралью. На концах магистрали устанавливают терминаторы (устройства, которые должны гасить сигнал, дошедший до конца кабеля) во избежание отражения. В каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Сигналы передаются всем компьютерам сети, однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах.

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, то производительность сети зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Соответственно чем больше компьютеров в сети, тем большее количество из них ожидает своей очереди передачи данных, тем медленнее работает сеть.

Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому при выходе из строя одного из них, работоспособность сети не нарушится.

Топология звезда возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному компьютеру. При этой топологии все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному устройству, называемому концентратором (или хабом). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным компьютерам сети.

В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованы. Поэтому работа сети может нарушиться только при выходе из строя концентратора. Выход из строя отдельно компьютера не влияет на работу сети. По этой причине звезда считается самой надёжной топологией и обладает набольшой популярностью.

В топологии кольцо компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. Эта топология является активной - каждый компьютер сети выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, нарушается работа всей сети.

Сотовая топология обладает избыточными связями, поскольку каждый компьютер сети соединяется отдельными кабелями со всеми остальными компьютерами сети. Такое соединение обеспечивает высокую надежность, но является неприемлемым для большого количества компьютером, поэтому редко используется в чистом виде.

На практике топологии часто представляют собой комбинацию различных топологий и носят название «гибридных».

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8 91011 12 Следующая ⇒