41. Вычислительные сети

Децентрализация процессов обработки данных реализовывалась по двум направлениям:путем подключения к отдельным ЭВМ (или комплексу ЭВМ, объединенных в рамках ВЦ) множества абонентских пунктов пользователей, т.е. создания систем телеобработки данных;путем создания вычислительных сетей, в которых осуществлялось объединение между собой множества территориально удаленных друг от друга ЭВМ или ВЦ. Передача информации между территориально удаленными компонентами подобных распределенных систем осуществляется в основном с помощью стандартных телефонных и телеграфных каналов, а так же витых пар проводов витых пар проводов и коаксиальных кабелей связи. Совре­менный прогресс в области оптоволоконной техники позволяет резко повысить пропускную способность ли­ний связи. Для современных вычислительных сетей характерно:объединение многих достаточно удаленных друг от друга ЭВМ и (или) отдельных вычислительных систем в единую распределенную систему обработки данных;применение средств приема-передачи данных и каналов связи для организации обмена информацией в процессе взаимодействиясредств ВТ;наличие широкого спектра периферийного оборудования, исполь­зуемого в виде абонентских пунктов и терминалов пользователей, подключаемых к узлам сети передачи данных;использование унифицированных способов сопряжения техниче­ских средств и каналов связи, облегчающих процедуру наращивания и замену оборудования;наличие операционной системы, обеспечивающей надежное и эффективное применение технических и программных средств в процессе решения задач пользователей вычислительной сети.

Сети разделяют по типу организации передачи данных: с коммутацией каналов, сообщений, пакетов;по характеру реализуемой продукции: вычислительные, информационные, смешанные; по структуре построения (топологии):одноузловые, многоузловые, одноканальные. Известны: с общей шиной, звездообразная, кольцевая, иерархическая, многосвязная.. Обмен информацией осущ. с помощью пакетов. По методам доступа в сети выделяются такие наиболее распро­страненные сети, как Ethernet, ARCnet, Token Ring.

Метод доступа Ethernet , пользующийся наибольшей популярностью, обеспечивает высокую скорость передачи данных и надеж­ность. Для него используется топология «общая шина», поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одно-временно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Метод доступа ARCnet получил распространение в силу дешевизны оборудования. Он используется в ЛВС со звездообразной топологией. Метод доступа Token Ring рассчитан на кольцевую топологию и также использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. При этом методе маркер перемещается по кольцу, давая последовательно расположенным на нем компьютерам право на передачу. В серверных ЛВС реализованы две модели взаимодействия пользователей с рабочими станциями: модель файл-сервер и модель клиент-сервер.

В первой модели сервер обеспечивает доступ к файлам базы данных для каждой рабочей станции, и на этом его работа заканчивается. В модели «клиент-сервер» сервер играет активную роль, ибо его программное обеспечение заставляет сервер «сначала подумать, а потом сделать».

Модем и факс-модем (модулятор, демодулятор) – переводит цифровой сигнал ЭВМ в аналоговый(который почти не затухает при передаче). Он обеспечивает преобразование цифровых сигналов компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона (модуляция), а также обратное преобразование – демодуляция. Модемы бывают внешние и внутренние (электронные платы), которые устанавливают внутри. Все модемы поддерживают функции факса. Факс – устройство факсимилизации, передачи информации (изображения) по телефонной сети; точное воспроизведение графического материала. Скорость передачи информации – в битах в секунду. Сети существуют локальные и глобальные. Асинхронная передача 1 символа осуществляется с помощью 10 бит.

Имеются протоколы для скорости передачи данных, формата данных контроля ошибок. Следует различать 2 типа протоколов: базовые (отвечают за физическую пересылку электронных сообщений любого типа); прикладные (более высокого уровня, отвечают за функционирование служб интернета). Уровневая система взаимодействия ЭВМ: реальное взаимодействие между соседними – интерфейс, логическое между уровнями – протокол. АКД – аппаратура канала данных. Модель коммуникационной среды для связи ЭВМ имеет 2 необходимых уровня: уровень физического соединения (физическая передача или канал связи, зависит от пространственной локализации среды); уровень логического соединения (функциями этого уровня реализуется АКД).

Компьютерная сеть - совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи). Ветвь сети – путь, соединяющий 2 смежных узла. Различают узлы: а-конечные (в конце только одной ветви), промежуточные (на концах более чем одной ветви), смежные (соединены хотя бы 1 путем, не содержит других узлов). Логические и физические способы соединения компьютеров, кабелей и других составляющих сеть – топология. Характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров. Наиболее распространенные виды топологии сетей: линейная, кольцевая, древовидная, звездообразная, ячеистая. Полносвязная сеть – это сеть, в которой имеется ветвь между двумя узлами. Архитектура – реализованная структура сети передачи данных, определяющих ее топологию. FDDI – сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по опто-волоконным линиям. АТМ – перспективная очень дорогая архитектура, обеспечивающая передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Сетевые кабели: коаксиальные, опто-волоконные, кабели на витых парах. Коннекторы – соединители для подключения кабелей к компьютеру. Разъемы – для соединения отрежков кабелей. Сетевые интерфейсные адапторы – для приема и передачи данных. Трансиверы – повышают уровень качества передачи данных по кабелю. Хабы(концентраторы) – расширяют топологические, функциональные и скоростные возможностей компьютерных сетей. Повторители(репитеры) – усиливает сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине. Зеркало – сервер, который является копией другого популярного сервера. Прокси-сервер – компьютер, используемый для снижения нагрузки в сети и повышения быстродействия. Классификация сетей: локальные, городские, глобальные, корпоративные. Для соединении локальных сетей: мост – в пакетном режиме, не производя изменений, маршрутизатор – пересылает пакеты по нужному адресу, расщепляет большие сообщения на более мелкие, мостовой маршрутизатор – гибрид моста и маршрутизатора, шлюз – когда сети имеют различные протоколы, брандмауэр – программно-аппаратное средство (межсетевой экран), предотвращают несанкционированный доступ.