Средой передачи информации называются те линии связи (или каналы связи), по которым производится обмен информацией между компьютерами. В подавляющем большинстве компьютерных сетей (особенно локальных) используются проводные или кабельные каналы связи, хотя существуют и беспроводные сети, которые сейчас находят все более широкое применение, особенно в портативных компьютерах.
Промышленностью выпускается огромное количество типов кабелей, например, только одна крупнейшая кабельная компания Belden предлагает более 2000 их наименований. Но все кабели можно разделить на три большие группы:
- электрические (медные) кабели на основе витых пар проводов (twisted pair), которые делятся на экранированные (shielded twisted pair, STP) и неэкранированные (unshielded twisted pair, UTP);
- электрические (медные) коаксиальные кабели (coaxial cable);
- оптоволоконные кабели (fiber optic).
Коаксиальный кабель представляет собой электрический кабель, состоящий из центрального медного провода и металлической оплетки (экрана), разделенных между собой слоем диэлектрика (внутренней изоляции) и помещенных в общую внешнюю оболочку (рис. 2.3).
Существует два основных типа коаксиального кабеля:
- тонкий (thin) кабель, имеющий диаметр около 0,5 см, более гибкий;
- толстый (thick) кабель, диаметром около 1 см, значительно более жесткий. Он представляет собой классический вариант коаксиального кабеля, который уже почти полностью вытеснен современным тонким кабелем.
Кабели на основе витых пар
Витые пары проводов используются в дешевых и сегодня, пожалуй, самых популярных кабелях. Кабель на основе витых пар представляет собой несколько пар скрученных попарно изолированных медных проводов в единой диэлектрической (пластиковой) оболочке. Он довольно гибкий и удобный для прокладки. Скручивание проводов позволяет свести к минимуму индуктивные наводки кабелей друг на друга и снизить влияние переходных процессов.
Оптоволоконный (он же волоконно-оптический) кабель – это принципиально иной тип кабеля по сравнению с рассмотренными двумя типами электрического или медного кабеля. Информация по нему передается не электрическим сигналом, а световым. Главный его элемент – это прозрачное стекловолокно, по которому свет проходит на огромные расстояния (до десятков километров) с незначительным ослаблением.
Существуют два различных типа оптоволоконного кабеля:
- многомодовый или мультимодовый кабель, более дешевый, но менее качественный;
- одномодовый кабель, более дорогой, но имеет лучшие характеристики по сравнению с первым.
Бескабельные каналы связи
Кроме кабельных каналов в компьютерных сетях иногда используются также бескабельные каналы. Их главное преимущество состоит в том, что не требуется никакой прокладки проводов (не надо делать отверстий в стенах, закреплять кабель в трубах и желобах, прокладывать его под фальшполами, над подвесными потолками или в вентиляционных шахтах, искать и устранять повреждения). К тому же компьютеры сети можно легко перемещать в пределах комнаты или здания, так как они ни к чему не привязаны.
Радиоканал использует передачу информации по радиоволнам, поэтому теоретически он может обеспечить связь на многие десятки, сотни и даже тысячи километров. Скорость передачи достигает десятков мегабит в секунду (здесь многое зависит от выбранной длины волны и способа кодирования).
Эффективность связи в компьютерных сетях существенно зависит от следующих основных характеристик каналов связи:
- пропускной способности (скорость передачи данных), измеряемой количеством бит информации, переданных по сети в секунду;
- надёжности - способности передавать информацию без искажений и потерь;
- стоимости;
- возможности расширения (подключения новых компьютеров и устройств).
| Тип связи | Пропускная способность Мбит\с | Надёжность | Возможность расширения |
| Электрические кабели: витая пара коаксиальный кабель | 10-100 до 10 | Низкая Высокая | Простая Проблемная |
| Телефонная линия | 1-2 | Низкая | Без проблем |
| Оптоволоконный кабель | 10-200 | Абсолютная | Без проблем |
Из этой таблицы видно, что электрическая кабельная связь имеет большую пропускную способность, чем телефонная. В таблице приведены два вида электрических кабелей. Витая пара дешевле и имеет более высокую пропускную способность, но нет защиты от помех, а коаксиальный кабель имеет лучшую помехозащищённость, и это одна из его важнейших характеристик. Защита от помех требует затрат, поэтому стоимость таких кабелей выше. Использование электрических кабелей обходится гораздо дороже, чем обычных телефонных каналов. Поэтому электрические кабели применяются в качестве каналов связи на небольших расстояниях, то есть в локальных сетях, в глобальных используются телефонные линии. Но у коаксиального кабеля низкая помехостойкость, поэтому наилучший канал связи это оптоволоковый кабель, но его стоимость очень высока.
5. Локальные вычислительные сети: их характеристика, топология. Распределнная обработка данных. Технология «клиент-сервер»
ЛВС – неск ПК, расположенных на ограниченной территории, объединен м/д собой каналами связи для информационного обмена м/д пользователями.
Состав ЛВС:
1. В качестве рабочего места использ ПК или терминальные устр-ва, кот-е наз-ся рабочими станциями или узлами сети. Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме и обеспечивает пользователя всем необходимым инструментарием для решения прикладных задач.
2. Сервер — это компьютер, выполняющий функции управления сетевыми ресурсами общего доступа: осуществляет хранение данных, управляет базами данных, выполняет удаленную обработку заданий, обеспечивает печать заданий и др. В серверных или иерархических сетях имеется 1 или неск серверов. В одноранговых сетях сервер отсутствует. Одноранговая сеть – это сеть без выделенного сервера.
3. Сетевой адаптер (сетевая карта), которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами.
4. Повторители и концентраторы. Основная функция повторителя (repeater)— повторение сигналов, поступающих на его порт.
Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть.
5. Мосты и коммутаторы делят общую среду передачи данных на логические сегменты.
Основное отличие мостов и коммутаторов состоит в том, что мост обрабатывает кадры последовательно (один за другим), а коммутатор — параллельно (одновременно между всеми парами своих портов). Мост (bridge) – ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных. Коммутатор (switching hub) — это многопортовый и многопроцессорный мост, обрабатывающий кадры со скоростью, значительно превышающей скорость работы моста.
6. Маршрутизатор (router) - ретрансляционная система соединяющая две коммуникационные сети либо их части.
7. Шлюз (gateway) — ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействиеинформационных сетей.
8. Каналы связи — это физическая среда для передачи информации между рабочими станциями или узлами сети.
9. Сетевая операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных.
В качестве канала связи исп-ют:
1-витая пара
2-коаксиальный кабель
3-оптоволоконный кабель
4-радиосреда
ЛВС характеризуется топологией или архитектурой. Топология – это схема располож-я узлов в сети.
1-Шинная топология (Ethernet). Инф-я от передающего устр-ва поступает на сетевые адаптеры всех устр-в, включенных в сеть. Однако воспринимается только адаптером устр-ва, которому она предназначена.
Нед: только 1 машина может передавать сигнал; произошел обрыв сети => полетела вся сеть; для подключения пользователя приходится останавливать всю сеть; наличие коллизий (совпадении сигналов); ограничение числа пользователей
Дост: невысокая стоимость; полное исп-е соединений
2-Звездообразная топология: основа – центральное устройство, к которому подключаются рабочие станции сети.
Нед: большое кол-во соединительных проводов; неэкономичное исп-е материалов; ЦУ маломощное => тормозящая сеть; работоспос-ть сети зависит от работоспособности ЦУ.
Дост: невозможность коллизий; обрыв проводов => сеть работает; высока скорость соединений и передачи данных.
3-Кольцевая топология:
передача инф-ии: от машины к машине. Информация циркулирует только в 1 направлении.
Нед; выход из строя 1 станции => выходит вся сеть; долгая передача данных; низкая скорость работы.
Дост: наличие инф-ии о доставке данных; отсутствие коллизий; не очень высокая стоимость
4-Древовидная топология представляет собой более развитый вариант шинной топологии.
5-Полносвязная топология является наиболее сложной и дорогой. Она характеризуется тем, что каждый узел сети связан со всеми другими рабочими станциями.
6- гибридная топология ЛВС, которые приспособлены к требованиям конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной или других топологий.
Распределенная обработка данных имеет следующие преимущества:
• возможность увеличения числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения и передачи информации;
• снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз на разных персональных компьютерах;
• обеспечение доступа пользователей к вычислительным ресурсам ЛВС;
• обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.
При распределенной обработке производится работа с базой данных, т.е. представление данных, их обработка. При этом работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии — на сервере.
Выделяют:
Локальная база данных - это база данных, которая полностью располагается на одном ПК. Это может быть компьютер пользователя или сервер.
Распределенная база данных - может размещаться на нескольких ПК, чаще всего в роли таких ПК выступают серверы.
Распределенная обработка данных реализуется с помощью технологии «клиент-сервер».
Обработка данных в режиме «клиент-сервер» распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Сервером является ЭВМ, предоставляющая свои ресурсы пользователям, а клиентом - потребитель этих ресурсов. Ресурсы может предоставлять файловый сервер, вычислительный сервер, сервер баз данных, принт-сервер и др. Так как сервер (или серверы) обслуживает одновременно многих клиентов, то на сервере должна функционировать многозадачная операционная система.
В режиме «клиент-сервер» сервер играет активную роль, так как его программное обеспечение позволяет обработать запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Потоки информации, передаваемые по сети, становятся меньшими, поскольку сервер сначала обрабатывает запросы, а уж затем посылает клиенту только то, в чем тот действительно нуждается. Кроме того, пользователь освобожден от необходимости знать, где находится требуемая ему информация. Сервер также контролирует допустимость обращения к записям на индивидуальной основе, что обеспечивает большую безопасность данных.
Выделяют четыре модели реализации технологии «клиент-сервер»
1-Модель файлового сервераэ Один из компьютеров в сети считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов.
2-Модель доступа к удаленным данным.В этой модели компонент представления и прикладной компонент также совмещены и выполняются на компьютере-клиенте.
3-Модель сервера баз данных основана на механизме хранимых процедур. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционирует SQL-сервер.
4-Модель сервера приложений позволяет помещать прикладные программы на отдельные серверы приложений.
