Основы компьютерной коммуникации

Каждое из трех предшествующих столетий ознаменовалось появлением какой-то технологии, развитие которой определяло прогресс в этом столетии. 18 век - механические системы, 19 - паровые машины, 20 - технологии сбора, передачи, обработки и хранения информации. Появляются телефонные сети всемирного масштаба, телевизионные сети, радио сети, взрывное развитие вычислительной техники, появляются спутники связи.

Различие технологий сбора, передачи, обработки и хранения информации быстро исчезают.

Возможности компьютеров, их размеры, технические характеристики растут с фантастической скоростью.

Слияние компьютеров со средствами передачи данных коренным образом изменило представление об организации вычислительных систем. Появились сети ЭВМ.

Под термином сети ЭВМ понимают множество соединенных между собой автономных машин.

Часто возникает путаница между распределенными системами и сетями ЭВМ.

Работая с распределенной системой, пользователь может не иметь ни малейшего представления на каких процессорах, где, с использованием конкретно каких физических ресурсов будет исполняться его программа. В сети, поскольку все машины там автономны, пользователь должен делать все явно. Основное различие между этими системами лежит в организации их программного обеспечения. И там и там происходит передача информации. Вопрос кто ее инициирует. В сети - пользователь, в распределенной системе - система.

Назначение сетей ЭВМ

Сети для организаций:

- разделение и управление ресурсами предприятия;

- повышение надежности функционирования предприятия за счет дублирования информационных ресурсов;

- повышение экономической эффективности за счет гибкой организации работы информационных систем;

- средство общения и связи;

Сети для индивидуальных пользователей

- доступ к удаленной информации (news, WWW);

- общение с другими людьми (news, e-mail, video conference);

- развлечение;

Классификация сетей ЭВМ

На сегодня нет общепризнанной классификация сетей. Есть два общепризнанных фактора для их различения: технология передачи и масштаб.

Есть два основных типа технологий передачи, используемые в сетях:

- вещание (от одного ко многим);

- точка-точка.

Сети типа вещаниеимеют единый канал передачи данных, который используют все машины сети. Короткое сообщение, называемое пакет,имеющее специальную структуру, отправленное какой-то машиной, получают все другие машины сети. В определенном поле пакета указан адрес получателя. Каждая машина проверяет это поле и если она обнаруживает в этом поле свой адрес, она приступает к обработке этого пакета; если в этом поле не ее адрес, то она просто игнорирует этот пакет.

Сети типа вещание, как правило, имеют режим, когда один пакет адресуется всем машинам в сети. Это, так называемый, режим широкого вещания. Есть в таких сетях режим группового вещания - один и тот же пакет получают машины, принадлежащие к определенной группе в сети.

Сети точка-точка соединяют каждую пару машин индивидуальным каналом. Поэтому прежде чем пакет достигнет адресата он проходит через несколько промежуточных машин. В этих сетях возникает потребность в маршрутизации. От ее эффективности зависит скорость доставка сообщений, распределение нагрузки в сети.

Сети типа «вещание» как правило используются на географически небольших территориях. Сети точка-точка - для построения крупных сетей, охватывающих большие регионы.

Масштаб сети - другой критерий для классификации сетей.

- потоковая машина (плата);

- многомашинный комплекс (система);

- локальная сеть (комната, здание, комплекс);

- районная сеть (город);

- региональная сеть (страна, континент);

- Internet (планета);

Локальная сеть

Локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин “LAN” может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку – около шести миль (10 км) в радиусе; использование высокоскоростных каналов.

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговые сети

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в него во время загрузки ОС. Имя и пароль входа назначаются владельцем ПК средствами ОС. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic, Windows’3.11, Novell NetWare Lite. Указанные программы работают как с DOS, так и с Windows. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем – Windows’95 OSR2, Windows NT Workstation версии, OS/2 и некоторых других.

Иерархические сети

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

ЛКС классифицируются по назначению:

- Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.

- Сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.

- Сети, которые объединяют системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.

- Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

По классификационному признаку локальные компьютерные сети делятся на

- кольцевые, шинные, звездообразные, древовидные; по признаку скорости – на низкоскоростные (до 10 Мбит/с), среднескоростные (до 100 Мбит/с), высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

- по типу метода доступа – на случайные, пропорциональные, гибридные;

- по типу физической среды передачи – на витую пару, коаксиальный или оптоволоконный кабель, инфракрасный канал, радиоканал.

Городская сеть

Районная вычислительная сеть (MAN - Metropolitan Area Network) охватывает несколько зданий в пределах одного города либо город целиком. Как правило, поддерживает передачу как данных, так и голоса. Иногда объединяется с кабельной телевизионной сетью. Не имеет коммутаторов, базируется на одном - двух кабелях.

Основная причина выделения этой категории сетей - для них был создан специальный стандарт IEEE 802.6 - DQDB -двойная магистраль с распределенной очередью (Distributed Queue Dual Bus ).

Региональная сеть

Региональная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) охватывает крупные географические области, такие как страны, континенты.

Сеть состоит из множества машин, на которых пользователи запускают приложения. Эти машины мы будем называть хост-машинами (host). Хосты подсоединены к коммуникационной подсети (или просто подсети). Назначение подсети обеспечить передачу данных от одного хоста к другому.

Подсеть состоит из коммуникационных каналов ( их также называют линиями, магистралями) и коммутирующих элементов. Коммутирующие элементы - это специализированные компьютеры, соединяющие два и более коммуникационных канала. Эти машины мы будем называть маршрутизаторы.

У термина подсеть есть и второй смысл, связанный с адресацией в сети.

Принцип коммутации пакетов - наиболее часто используемый при построении WAN.

Топология соединения маршрутизаторов - важный фактор конструкции сети.

Другой возможностью для организации коммуникационной подсети для WAN - спутниковые системы и радио системы.

Беспроводные сети

Появление notebook и PDA, используемых в автомобилях, самолетах, из гостиниц делают актуальной возможность соединения с LAN по беспроводной линии связи. Потребность в беспроводных системах связи возникает также там где прокладка кабеля сопряжена с большими трудностями.

Основной недостаток - относительно низкая скорость 1-2Mbps.

Шлюз - машина с надлежащим программным обеспечением, обеспечивающая связь между сетями и необходимое форматирование передаваемых данных.

Множество соединенных сетей называется internet.

Примером internet может служить набор LAN, соединенных через WAN.