Обзор существующих принципов построения сетей передачи данных. Принципы построения компьютерных сетей
Передача информации между компьютерами существует с самого момента возникновения вычислительной техники. Она позволяет организовать совместную работу отдельных компьютеров, решать одну задачу с помощью нескольких компьютеров, специализировать каждый из компьютеров на выполнение какой-то одной функции, совместно использовать ресурсы и решать множество других проблем.
В настоящее время широкое распространение получил такой способ обмена информацией между компьютерами как организация системы передачи данных на основе локальной вычислительной сети (корпоративной сети предприятия).
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляют собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.
Отличительными признаками локальной вычислительной сети являются.
Высокая скорость передачи данных, большая пропускная способность.
Низкий уровень ошибок передачи (высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передач составляет 10 -7 -10 -8 .
Эффективный, быстродействующий механизм управления обменом.
Ограниченное, точно определённое число компьютеров, подключаемых к сети.
ЛВС классифицируются по ряду признаков. В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:
Территориальные - охватывающие значительное географическое пространство;
Среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы;
Региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);
Локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1…2 км);
Корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).
Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet .
В зависимости от типа топологии различают:
Шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);
Кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;
Звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;
Иерархическая - каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.
а) - шинная, б) - кольцевая, в) - звёздная, г) - иерархическая
Рисунок 1.1 - Сетевые топологии
В зависимости от способа управления различают сети.
- «Клиент/сервер» - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент / сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах.
Одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.
Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.
В зависимости от метода доступа различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. Англоязычное название метода - Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection (CSMA).
Протокол CSMA/CD воплотил в себе идеи вышеперечисленных алгоритмов и добавил важный элемент - разрешение коллизий. Поскольку коллизия разрушает все передаваемые в момент ее возникновения кадры, то и нет смысла станциям продолжать дальнейшую передачу своих кадров, так как они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной передачи.
Основные правила алгоритма CSMA/CD для передающей станции.
Станция, собирающаяся передавать, прослушивает среду, и передает, если среда свободна. В противном случае (т.е. если среда занята), переходит к шагу 2. При передаче нескольких кадров подряд станция выдерживает определённую паузу между посылками кадров - межкадровый интервал, причем после каждой такой паузы перед отправкой следующего кадра станция вновь прослушивает среду (возвращение на начало шага 1).
Если среда занята, станция продолжает прослушивать среду до тех пор, пока среда не станет свободной, и затем сразу же начинает передачу.
Каждая станция, ведущая передачу, прослушивает среду, и, в случае обнаружения коллизии не прекращает сразу же передачу, а сначала передает короткий специальный сигнал коллизии - jam-сигнал, информируя другие станции о коллизии, и прекращает передачу.
После передачи jam-сигнала станция замолкает и ждет некоторое произвольное время в соответствии с правилом бинарной экспоненциальной задержки, а затем возвращается к шагу 1 .
Межкадровый интервал IFG (interframe gap) составляет 9,6 мкс, (12 байт). С одной стороны, он необходим для того, чтобы принимающая станция могла корректно завершить прием кадра. Кроме этого, если бы станция передавала кадры непрерывно, она бы полностью захватила канал и, тем самым, лишила другие станции возможности передачи.
Jam-сигнал (jamming - дословно глушение). Передача jam-сигнала гарантирует, что ни один кадр не будет потерян, так как все узлы, которые передавали кадры до возникновения коллизии, приняв jam-сигнал, прервут свои передачи и замолкнут в ожидании новой попытки передать кадры. Jam-сигнал должен быть достаточной длины, чтобы он дошел до самых удаленных станций коллизионного домена с учетом дополнительной задержки SF (safety margin) на возможных повторителях.
Коллизионный домен (collision domain) - множество всех станций в сети, одновременная передача любой пары из которых приводит к коллизии.
На рисунке 1.2 проиллюстрирован процесс обнаружения коллизии применительно к топологии «шина».
Рисунок 1.2 - Обнаружение коллизии в шине при использовании схемы CSMA/CD стандарта Ethernet
В момент времени t0 узел А начинает передачу, естественно прослушивая свой же передаваемый сигнал. В момент времени t1, когда кадр почти дошел до узла B, этот узел, не зная о том, что уже идёт передача, сам начинает передавать. В момент времени t2=t1+, узел В обнаруживает коллизию (увеличивается постоянная составляющая электрического сигнала в прослушиваемой линии). После этого узел В передаёт jam-сигнал и прекращает передачу. В момент времени t3 сигнал коллизии доходит до узла А, после чего А также передаёт jam-сигнал и прекращает передачу.
По стандарту Ethernet узел не может передавать очень короткие кадры, или, иными словами, вести очень короткие передачи. Даже если поле данных заполнено не до конца, то появляется специальное дополнительное поле, удлиняющее кадр до минимальной длины 64 байта без учета преамбулы.
Время канала ST (slot time) - это минимальное время, в течение которого узел обязан вести передачу, занимать канал. Это соответствует передаче кадра минимально допустимого размера, принятого стандартом Ethernet IEEE 802.3. Время канала связано с максимально допустимым расстоянием между узлами сети - диаметром коллизионного домена.
Допустим, что в приведенном выше примере реализуется наихудший сценарий, когда станции А и В удалены друг от друга на максимальное расстояние. Время распространения сигнала от А до В обозначим через tp. Узел А начинает передавать в нулевой момент времени. Узел В начинает передавать в момент времени t1 = tp + и обнаруживает коллизию спустя интервал после начала своей передачи. Узел А обнаруживает коллизию в момент времени t3 = 2tp - . Для того, чтобы кадр, испущенный А, не был потерян, необходимо, чтобы узел А не прекращал вести передачу к этому моменту, так как тогда, обнаружив коллизию, узел А будет знать, что его кадр не дошел, и попытается передавать его повторно. В противном случае кадр будет потерян. Максимальное время, спустя которое с момента начала передачи узел А еще может обнаружить коллизию, равно 2tp - это время называется задержкой на двойном пробеге RTD (round-trip delay). В более общем случае, RTD определяет суммарную задержку, связанную как с задержкой из-за конечной длины сегментов, так и с задержкой, возникающей при обработке кадров на физическом уровне промежуточных повторителей и оконечных узлов сети. Далее удобно использовать также другую единицу измерения времени: битовое время BT (bit time). Время 1 BT соответствует времени, необходимому для передачи одного бита, т.е. 0,1 мкс при скорости 10 Мбит/с.
Стандартом Ethernet регламентированы следующие правила обнаружения коллизий конечным узлом сети:
узел А должен обнаружить коллизию до того, как передаст свой 512-й бит, включая биты преамбулы;
узел А должен прекратить передачу раньше, чем будет передан кадр минимальной длины - передано 576 бит (512 бит после ограничителя начала кадров SFD);
перекрытие между передачами узлов А и В-битовый интервал, начиная с момента передачи первого бита преамбулы узлом А и заканчивая приемом узлом А последнего бита, испущенного узлом В, - должно быть меньше, чем 575 BT.
Последнее условие для сети Ethernet является наиболее важным, поскольку, его выполнение ведет к выполнению и первых двух. Это третье условие задает ограничение на диаметр сети. Применительно к задержке на двойном пробеге RTD третье условие можно сформулировать в виде: RTD < 575 BT .
При передаче больших кадров, например 1500 байт, коллизия, если она вообще возникнет, обнаруживается практически в самом начале передачи, не позднее первых 64 переданных байт (если коллизия не возникла в это время, то позже она уже не возникнет, поскольку все станции прослушивают линию и, «слыша» передачу будут молчать). Так как jam-сигнал значительно короче полного размера кадра, то при использовании алгоритма CSMA/CD количество вхолостую израсходованной емкости канала сокращается до времени, требуемого на обнаружение коллизии. Раннее обнаружение коллизий приводит к более эффективному использованию канала. Позднее обнаружение коллизий, свойственное более протяженным сетям, когда диаметр коллизионного домена составляет несколько километров, снижает эффективность работы сети. На рисунке 1.3 представлены алгоритмы приема и передачи данных в одном из узлов при помощи метода CSMA/CD.
Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа.
Маркерный метод - метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером. Под полномочием понимается право инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту, например станции данных в информационной сети.
Рисунок 1.3 - Алгоритмы доступа по методу CSMA/CD
Применяется ряд разновидностей маркерных методов доступа. Например, в эстафетном методе передача маркера выполняется в порядке очередности; в способе селекторного опроса (квантированной передачи) сервер опрашивает станции и передает полномочие одной из тех станций, которые готовы к передаче. В кольцевых одноранговых сетях широко применяется тактируемый маркерный доступ, при котором маркер циркулирует по кольцу и используется станциями для передачи своих данных.
Тема 1 Общие принципы построения сетей. Требования, предъявляемые к современным сетям
Концепции построения сети
Самая простая сеть (network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе.
Рис. 1.1. Автономная среда
Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А концепция соединенных и совместно использующих ресурсы компьютеров носит название сетевого взаимодействия
.
Рис. 1.2. Простая сеть
Компьютеры, входящие в сеть, могут совместно использовать:
принтеры;
факсимильные аппараты;
другие устройства.
Данный список постоянно пополняется, так как возникают новые способы совместного использования ресурсов.
Локальные вычислительные сети
Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти компьютеров и один принтер. Технология ограничивала размеры сети, в том числе количество компьютеров в сети и ее физическую длину. Например, в начале 1980-х годов наиболее популярный тип сетей состоял не более чем из 30 компьютеров, а длина ее кабеля не превышала 185 м (600 футов). Такие сети легко располагались в пределах одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная конфигурация подходит и сегодня. Эти сети называются локальными вычислительными сетями [ЛВС (LAN)].
Расширение компьютерных сетей.
Самые первые типы локальных сетей не могли соответствовать потребностям крупных предприятий, офисы которых обычно расположены в различных местах. Но как только преимущества компьютерных сетей стали неоспоримы и сетевые программные продукты начали заполнять рынок, перед корпорациями - для сохранения конкурентоспособности - встала задача расширения сетей. Так на основе локальных сетей возникли более крупные системы.
Сегодня, когда географические рамки сетей раздвигаются, чтобы соединить пользователей из разных городов и государств, ЛВС превращаются в глобальную вычислительную сеть [ГВС (WAN)], а количество компьютеров в сети уже может варьироваться от десятка до нескольких тысяч.
В настоящее время большинство организаций хранит и совместно использует в сетевой среде огромные объемы жизненно важных данных. Вот почему сети сейчас так же необходимы, как еще совсем недавно были необходимы пишущие машинки и картотеки.
Назначение компьютерной сети
Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик. Понятие интерактивной связи компьютеров подразумевает обмен сообщениями в реальном режиме времени.
Принтеры и другие периферийные устройства
До появления компьютерных сетей каждый пользователь должен был иметь свой принтер, плоттер и другие периферийные устройства. Чтобы совместно использовать принтер, существовал единственный способ - пересесть за компьютер, подключенный к этому принтеру.
Теперь сети позволяют целому ряду пользователей одновременно «владеть» данными и периферийными устройствами. Если нескольким пользователям надо распечатать документ, все они могут обратиться к сетевому принтеру.
Рис. 1.4. Совместное использование принтера в сетевой среде
Данные
До появления компьютерных сетей люди обменивались информацией примерно так:
передавали информацию устно (устная речь);
писали записки или письма (письменная речь);
записывали информацию на дискету, несли дискету к другому компьютеру и копиро-вали в него данные.
Компьютерные сети упрощают этот процесс, предоставляя пользователям доступ почти к любым типам данных.
Приложения
Сети создают отличные условия для унификации приложений (например, текстового процессора). Это значит, что на всех компьютерах в сети выполняются приложения одного типа и одной версии. Использование единого приложения поможет упростить поддержку всей сети. Действительно, проще изучить одно приложение, чем пытаться освоить сразу четыре или пять. Удобнее также иметь дело с одной версией приложения и настраивать компьютеры одинаковым образом.
Другая привлекательная сторона сетей - наличие программ электронной почты и планирования рабочего дня. Благодаря им, управляющие крупных предприятий быстро и эффективно взаимодействуют с многочисленным штатом своих сотрудников или партнеров по бизнесу, а планирование и корректировка деятельности всей компании осуществляется с гораздо меньшими усилиями, чем прежде.
Использование компьютерных сетей сулит множество преимуществ, в частности:
снижение затрат благодаря совместному использованию данных и периферийных устройств;
стандартизацию приложений;
своевременное получение данных;
более эффективное взаимодействие и планирование рабочего времени.
В настоящее время компьютерные сети выходят за пределы ЛВС и вырастают в глобальные компьютерные сети (ГВС), охватывая целые страны и континенты.
Типы сетей
Все сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики. В их числе:
серверы (server) - компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям;
клиенты (client) - компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером;
среда (media) - способ соединения компьютеров;
совместно используемые данные - файлы, предоставляемые серверами по сети;
совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, библиотеки CD-ROM и т.д., - ресурсы, предоставляемые серверами;
ресурсы - файлы, принтеры и другие элементы, используемые в сети
Рис. 1.6. Типичные элементы сети
Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два типа:
одноранговые (peer-to-peer);
на основе сервера (server based).
Рис. 1.7. Простейшие примеры обоих типов сетей
Различия между одноранговыми сетями и сетями на основе сервера имеют принципиальное значение, поскольку определяют разные возможности этих сетей. Выбор типа сети зависит от многих факторов:
размера предприятия;
необходимого уровня безопасности;
вида бизнеса;
уровня доступности административной поддержки;
объема сетевого трафика;
потребностей сетевых пользователей;
финансовых затрат
Одноранговые сети
В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.
Размеры
Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа - это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров.
Стоимость
Одноранговые сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров.
Операционные системы
В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation). О них мы еще поговорим подробнее на этом занятии, но чуть позже.
В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.
Реализация
Одноранговая сеть характеризуется рядом стандартных решений:
компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;
пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;
для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.
Построение распределительных логистических систем на основе маркетинговой информации
Магистерская работа >> МаркетингСегмента, динамику ее изменения и основные требования , предъявляемые к продукции компании и товарам-заменителям. ... пятнадцать общих принципов построения рациональных организационных структур . Данные принципы должны применяться при построении ...
Принципы построения Единой автоматизированной информационной системы
Реферат >> Таможенная системаТехнического обслуживания, использования современных методов и средств... учетом эргономических требований , предъявляемых конкретным... принципов построения комплекса технических средств в ЕАИС определяются требования ... объединяются в общую сеть через свои...
Современные операционные системы от компании Microsoft
Реферат >> ИнформатикаДля построения локальных сетей персональных... , не существует. В общем случае многие менеджеры ресурсов... степени удовлетворяют большинству требований , предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью... программы новые принципы организации взаимодействия...
Вычислительная сеть, сеть передачи данных - система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило - различные виды электрических сигналов или электромагнитного излучения.
Компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
территориальная распространенность;
Ведомственная принадлежность;
Скорость передачи информации;
Тип среды передачи.
По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети используются в государственных структурах..
По скорости передачи информации компьютерные сети делятся па низко-, средне- и высокоскоростные
По типу среды передачи разделяются на сети коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне.
Компьютеры могут соединяться кабелями, образуя paj-личную топологию сети (звездная, шинная, кольцевая и др.).
Глобальная информационная сеть Internet . Краткая хар-ка основных инф. ресурсов
Internet (сокр. от Inter connected Net works - объединённые сети)- глобальная телекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служит физической основой для Всемирной паутины. Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерных сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol ) и принципу маршрутизации пакетов данных.Любой пользователь имеет свой IP адрес(формируется из 4-х групп) 1)ххх.ххх.ххх.ххх.(в IP сходит страна, персональные данные провайдера и др.)
2)Метод связи имен и IP номеров называется сервером имени домена (Domain Name Server, DNS).
Com коммерческие сайты
Gov правительственные
Mil военные
Edu образовательные
Ru(ua, uk и др) страна
Осн. Ресурсы инт. :
1) электронная почта
2) поисковые машины
3) архивные файлы-ftp
4) базы данных: Gopher, WWW, WAIS
5) телеконференции: Telnet
6) интернет телефония: VoIP(Skype…)
7) инф. ресурсы(службы):TRICKLE
8) справочная служба:WHOIS
9) соц. службы(контакт и др.)
Сущ. многоуровневая система доставки инф. пользователю.Основными явл. протоколы TCP / IP
В основу организации доступа к ресурсам интернета и построения адреса заложены принципы и понятия:
1) расширяемость(новые адреса должны легко вписываться в URI(Uniform Resource Identifier ))
2) полнота3) читаемость
Способы передачи данных. Физические носители информации. (проводные и беспроводные)
Цифровые данные по проводнику передаются путем смены текущего напряжения: нет напряжения - "0", есть напряжение – "1". Существуют два способа передачи информации по физической передающей среде: цифровой и аналоговый.
При цифровом или узкополосном способе передачи данные передаются в их естественном виде на единой частоте. Узкополосный способ позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченном расстоянии (длина линии связи не более 1000 м). В то же время узкополосный способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными – до 10 Мбит/с и позволяет создавать легко конфигурируемые вычислительные сети. Подавляющее число локальных вычислительных сетей использует узкополосную передачу.
Аналоговый способ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот.
При аналоговом способе передачи происходит управление параметрами сигнала несущей частоты для передачи по каналу связи цифровых данных.
Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:
В сетях высокого уровня иерархии – глобальных и региональных используется также и ш up окополосная передача, которая предусматривает работу для каждого абонента на своей частоте в пределах одного канала. Это обеспечивает взаимодействие большого количества абонентов при высокой скорости передачи данных.
Широкополосная передача позволяет совмещать в одном канале передачу цифровых данных, изображения и звука, что является необходимым требованием современных систем мультимедиа.
Физические носители данных
Стриммер - запоминающее устройство на магнитной ленте, по принципу действия - обычный магнитофон. Дискета - магнитныйноситель информации, используемый для многократной записи и храненияданных.Жёсткий диск - информация записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря тонкой прослойке воздуха, образуемой при быстром вращении дисков. Магнитооптический диск сочетает свойства оптическихимагнитныхнакопителей. Технические детали/Диск изготовлен с использованиемферромагнетиков.Компакт-диск - оптический носитель информациив видедискас отверстием в центре,информацияс которого считывается с помощьюлазера.D VD - носитель информациив виде диска, внешне схожий скомпакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков.HD-DVD - технология записи на DVD от Toshiba. Позволяет записывать цифровую информацию объёмом до 45 гигабайт. Этого достаточно для записи 12 часов видео с высоким разрешением на один носитель. Такой диск состоит из трех слоев толщиной 0,6 мм, каждый из которых позволяет записать 15 ГБ данных. Перфокарта - носитель информации, предназначенный для использования системами автоматической обработки данных. Сделанная из тонкого картона, перфокарта представляет информацию наличием или отсутствием отверстий в определённых позициях карты. Перфолента - устаревший носитель информации в виде бумажной ленты с отверстиями. Флэш-память - разновидность твердотельной полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти.
Blu-ray Disc (BD) - это следующие поколение формата оптических дисков - используемый для хранения видео высокой чёткости (разрешением 1920×1080 точек) и данные повышенной плотности.
Локальные вычислительные сети. Программное обеспечение.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, находящихся на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах 10-15 км). Информационные системы, построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных; обработка данных; организация доступа пользователей к данным; передача данных и результатов их обработки пользователям. Подобная модель вычислительной сети получила название архитектуры клиент - сервер. По признаку распределения функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые. В одноранговой сети компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Двухранговая сеть организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи сети. Для современных компьютерных сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая часть принадлежит двухранговым сетям. Шина . Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию - шину. Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать - только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером на шину. Кольцо . Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Передача данных осуществляется только в одном нийравлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает только обращенные к нему. Звезда . Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей и добавлять новые узлы без прерывания работы сети.Для объединения локальных вычислительных сетей применяются следующие устройства. 1. Повторитель - устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения его информативности. 2. Мост - устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений), адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям. Мосты бывают локальные и удаленные. 3. Маршрутизатор - это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Это, по сути, тот же мост, но имеющий свой сетевой адрес. 4. Шлюз - специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами. Междупрограммный интерфейс - это распределение программного обеспечения на несколько связанных между собою уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамиду, где каждый высший уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней. Базовый уровень Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Системный уровень Системный уровень - является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. Служебный уровень Программы этого уровня взаимодействуют как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке и настройки компьютерной системы, а также для улучшения функций системных программ. Классификация служебных программных средств 1. Диспетчеры копирование, перемещение, переименование файлов и т.д.. 2. Средства сжатия данных (архиваторы). 3. Средства диагностики . 4. Программы инсталляции (установки). 5. Средства коммуникации . 6. Средства просмотра и воспроизведения . 7. Средства компьютерной безопасности .. Прикладной уровень комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственных, творческих, развлекательных и учебных).
T ехнология WWW . Разр в 1989г.в инст физики элементарных частиц. World Wide Web или всемирная паутина - система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключенных к Интернету. Всемирную паутину образуют миллионы web-серверов. В основном ресурсы всемирной паутины представляет собой гипертекст. Гипертекстовые документы, размещаемые во всемирной паутине, называются web-страницами. Несколько web-страниц, объединенных общей темой, дизайном, а также связанных между собой ссылками и обычно находящихся на одном и том же web-сервере, называются web-сайтом. Для загрузки и просмотра web-страниц используются специальные программы - браузеры.
Структуры построения сайта: Линейная, Иерархическая, полносвязная
html (Hyper Text Markup Language) – спец язык для разраб сайтов. суть языка: язык инструкций, содержит команды(теги) которые размечают страницу по определенным правилам.
Структура html док-та: 1) строка, содержащая информацию о версии HTML 2) заголовочная часть(определяется тегом
) 3) Тело, которое включает содержание док-та(сайта)Электронная почта. (англ. email, e-mail , от англ. electronic mail ) - технология и предоставляемые ею услуги по пересылке и получению электронных сообщений (называемых «письма» или «электронные письма») по распределённой (в том числе глобальной) компьютерной сети. Основным отличием от прочих систем передачи сообщений является возможность отложенной доставки и развитая система взаимодействия между независимыми почтовыми серверами . Протокол передачи письма SMPT(Simple mail transfer protocol ) –современный, (UUCP)-устаревший.
VVPupkin @ mail .ru
персональный служба государство
адрес передачи адреса
Формат почтового сообщения регламентируется документом RPC-822
25) Методы прикладной математики. Прогресс в вычислительной информатике определяется успехами интеграции программистских, математических и специальных дисциплин. В рамках этой науки успешно развиваются направления вычислительной геометрии и вычислительного эксперимента. А созданием и использованием методов численного решения математических задач занимается третье направление – вычислительная, или прикладная, математика. В ней выделяются два раздела: численный анализ функций и вычислительные методы решения уравнений. Первый посвящен исследованию математических объектов или методов безотносительно к их происхождению и прикладной области. Сюда относятся исследование приближенных алгоритмов математического анализа, методы линейной алгебры, аппроксимация функций, численное дифференцирование и интегрирование, решение нелинейных уравнений. Во втором разделе исследуются математические модели и решаются задачи математической физики, называемые также задачами решения уравнений в частных производных, для конкретных прикладных областей знаний. Здесь рассматриваются численные методы решения дифференциальных, интегральных, интегро-дифференциальных уравнений, а также методы математического, методы оптимизации и оптимального управления. Наиболее сложные из со временных задач математической физики описываются нелинейными системами дифференциальных и интегральных уравнений. Решение математической задачи на ЭВМ состоит из ряда этапов: аппроксимации задачи, ее интерполяции, дискретизации, формирования и решения системы алгебраических уравнений, анализа погрешностей.В инженерной практике нашли применение три типа математических пакетов: библиотеки программ для математических расчетов; специализированные пакеты для решения конкретных математических задач; математические системы программирования. Математический пакет МathCad сочетает в себе возможности проведения расчетов и подготовки форматированных научных и технических документов.
Основой для создания сети передачи данных является первичная сеть, которая представляет собой совокупность сетевых узлов, сетевых станций и линий передачи, образующую сеть типовых каналов передачи и типовых групповых трактов.
Каналом передачи называется совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи или в определенной полосе частот, или с определенной
скоростью между двумя станциями или узлами. Канал с нормированными параметрами называется типовым.
Групповой тракт - это совокупность технических средств, обеспечивающая передачу сигналов электросвязи или в полосе частот, или со скоростью передачи нормированной группы каналов. Если параметры группового тракта нормированы, то тракт называется типовым. Групповые тракты строятся на основе линий передачи.
Линия передачи первичной сети - это совокупность физических цепей, линейных трактов однотипных и разнотипных систем передачи, имеющих общие среду распространения, линейные сооружения и устройства их обслуживания. Линии передачи различаются в зависимости от первичной сети, к которым они принадлежат, и от среды распространения. В настоящее время наибольшее распространение получили радиорелейные, тропосферные, проводные и спутниковые линии передачи.
Сетевым узлом (СУ) первичной сети называется комплекс технических средств, обеспечивающий:
организацию и транзит типовых групповых трактов и типовых каналов передачи первичной сети;
переключение указанных трактов и каналов, принадлежащих различным линиям передачи;
предоставление необходимого числа каналов и групповых трактов для образования вторичных сетей.
Сетевые станции первичной сети обеспечивают организацию типовых каналов и трактов, предоставление их для образования вторичных сетей и соединения каналов и групповых трактов различных вторичных сетей между собой.
Фрагмент первичной сети с различными линиями передачи изображен на рис. 1.6.
Первичные сети подразделяются на местные, внутренние, зоновые и магистральные.
Часть первичной сети, ограниченная территорией города или сельского района, называется местной первичной сетью.
Внутризоновая первичная сеть - это часть первичной сети, ограниченная территорией, совпадающей с зоной нумерации, и обеспечивающая соединение между собой типовых групповых трактов и типовых каналов передачи разных местных первичных сетей этой зоны. Зона нумерации, как правило, совпадает с административными границами области.
Совокупность внутризоновой первичной и местных первичных сетей на территории, совпадающей с зоной нумерации, образует зоновую первичную сеть.
Часть первичной сети, соединяющая между собой типовые групповые тракты, а также типовые каналы передачи внутризоновых первичных сетей на всей территории страны, образует магистральную первичную сеть.
Сетевым узлам и линиям передачи присваиваются наименования в соответствии с тем, какой первичной сети они принадлежат.
Важным понятием, относящимся к первичным сетям, является система передачи, под которой понимается совокупность линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. Система передачи включает станции системы передачи и среду распространения.
АГО - аппаратура группообразования; АУ - аппаратура уплотнения; УДК - устройство долговременной коммутации; СУ - сетевой узел; ТКП - типовой канал передачи
В системах передачи с частотным разделением каналов (ЧРК) для передачи сигналов по каждому из каналов выделяется определенная полоса частот. Системы передачи, в которых для передачи сигналов по каждому из каналов в линейном тракте отводятся определенные интервалы времени, называются системами с временным разделением каналов (ВРК).
На современном этапе в магистральных первичных сетях большее распространение имеют системы с частотным разделением каналов. Системы с временным делением внедряются преимущественно в местных первичных сетях.
Основными характеристиками первичных сетей независимо от используемых систем передачи являются:
структура, определяющая взаимное расположение сетевых узлов станций и линий передачи без учета их положения на местности;
топология - структура с учетом реального положения на местности;
мощность, определяемая числом типовых каналов или суммарной шириной спектра частот всех каналов связи в линии передачи;
живучесть, которая определяет устойчивость линий передачи и узлов первичной сети к повреждениям.
Устойчивость от повреждений определяется технической надежностью оборудования, устойчивостью от стихийных бедствий и рядом других факторов.
Вторичные сети. Технические комплексы сетей передачи данных
Первичные сети служат основой для создания различного рода вторичных сетей. Вторичные сети, создаваемые для различных ведомств, называются ведомственными. В этом случае на первичной сети выделяются группы каналов, по которым передаются все виды информации в интересах системы управления, относящейся к,какому-либо ведомству. Например, на общегосударственной первичной сети может быть организована вторичная сеть, обеспечивающая управление некоторой отраслью народного хозяйства. Каналы такой вторичной сети используются для передачи всех видов информации .
По виду передаваемой информации различают, например, вторичные сети телеграфной связи, передачи данных, автоматической междугородной телефонной связи .
Ведомственные вторичные сети в ряде случаев также разделяются по виду передаваемой информации.
На рис. 1.7 показан возможный вариант образования ведомственных вторичных сетей.
На базе каналов общегосударственной сети Министерства связи СССР и каналов, образованных подвижными и стационарными средствами ведомства, создается первичная сеть для системы управления этого ведомства. Данная первичная сеть служит основой для создания вторичных сетей по видам передаваемой информации. Таким образом, сеть передачи данных является вторичной сетью первичной сети соответствующего ведомства.
Иногда совокупность вторичных сетей по видам передаваемой информации называют информационной сетью системы управления ведомства.
Сеть передачи данных включает ряд технических комплексов, к одному из которых относится совокупность средств, образующих каналы связи первичной сети, выделенные для создания сети ПД. Выделенные каналы первичной сети обеспечивают лишь потенциальную возможность передачи информации, однако для ее реализации в соответствии с потребностями АСУ необходимо введение ряда дополнительных комплексов. К ним относятся:
1. Комплекс средств, обеспечивающих образование каналов ПД на основе каналов первичной сети. Данный комплекс реализуется в виде совокупности отдельных образцов аппаратуры передачи данных (АПД), каждый из которых обеспечивает образование одного канала ПД и работает по фиксированному алгоритму. Такая реализация называется аппаратурной.
В ряде случаев используется программно-аппаратурная реализация, при которой часть функции АПД выполняется программными методами в специализированных или универсальных ЭВМ.
2. Комплекс технических средств, обеспечивающий целенаправленную передачу сообщений между абонентами сети при выполнении требований АСУ к вероятностно-временным характеристикам задержки. Этот комплекс реализуется как совокупность коммутационных станций и узлов коммутации каналов и сообщений вместе с их программным обеспечением.
3. Комплекс средств контроля состояния технических средств и управления сетью ПД, представляющий собой совокупность организационных и технических служб, а также технических и программных средств, обеспечивающих функционирование сети ПД в изменяющихся условиях.
4. Комплекс средств сопряжения ПД, представляющий собой совокупность устройств и алгоритмов, обеспечивающих электрическое, логическое, кодовое и алгоритмическое согласования различных элементов сети ПД, а также элементов сети с техническими средствами источников и потребителей информации.
Элементы перечисленных комплексов рассредоточены в сети и условно могут быть объединены в проблемно-ориентированные модули (рис. 1.8), каждый из которых выполняет строго определенные задачи по передаче данных и взаимодействию с другими модулями, вычислительной системой, банком данных и терминалами. Независимо от выполняемых функций модули называются функциональными единицами сети (ФЕС).
Модуль связи вычислительной системы (или банка данных) с сетью (СВС) осуществляет взаимодействие между разнородными ЭВМ и сетью ПД. Модуль связи терминала с сетью (СТС) обеспечивает взаимодействие между различными группами терминалов и другими элементами сети. Модуль коммуникационных функций сети (КФС), представляющий собой совокупность узлов
коммутации, обеспечивает доставку информации от отправителя к получателю по каналам первичной сети.
Технические и программные средства ФЕС вместе с их взаимосвязями образуют архитектуру модуля, определяющим для которой является реализованный в сети способ коммутации. В настоящее время ряд модификаций способов коммутации каналов и коммутации сообщений (рис. 1.9) рассматривается в качестве самостоятельных.
Любая из версий коммутации каналов предусматривает два этапа. На первом этапе образуется цепочка из последовательно соединенных каналов связи между абонентами. На втором этапе осуществляется передача информации.
В зависимости от типа каналов, используемых при построении цепочки, можно выделить коммутацию: непрерывных каналов, образованных системами с частотным уплотнением; цифровых каналов, образованных системами с временным уплотнением, и каналов ПД.
При коммутации сообщений реального соединения абонентов не происходит, а информация в виде формализованных сообщений
передается по маршрутам, состоящим из последовательных трактов ПД. Если на некотором этапе тракт занят или находится в состоянии отказа, то сообщение ожидает момента, когда он освободится или будет восстановлен.
Коммутация сообщений реализуется либо в чистом виде, либо как коммутация пакетов. Различают два режима коммутации пакетов: датаграммный и виртуальных соединений.
В сетях с коммутацией датаграмм сообщение, поступая от источника на первый же узел коммутации, разбивается на блоки, к каждому из которых добавляется необходимая служебная информация для передачи по сети. Получаемые таким образом блоки называются пакетами, кодограммами или датаграммами, имеют статус самостоятельных сообщений в сети и передаются по ней независимо друг от друга, возможно, по различным маршрутам.
В узле коммутации (УК), к которому подключен получатель, пакеты одного сообщения накапливаются в общем случае произвольно, что делает необходимым их упорядоченную сшивку перед выдачей абоненту-получателю. При этом возможны так называемые компоновочные блокировки памяти узла, при которых его запоминающие устройства оказываются занятыми несобранными сообщениями и соответственно не могут освободиться, а недостающие пакеты не могут из-за этого быть приняты.
В сетях с виртуальными соединениями перед передачей сообщения между абонентами устанавливается фиксированный маршрут. С этой целью абонентом-отправителем в сопряженный узел коммутации дается заявка на организацию соединения. Сопряженный узел определяет маршрут передачи и выдает команды во все промежуточные центры. Команды содержат номер соединения и номер исходящего тракта для этого соединения. Одновременно по одному и тому же каналу сети организуется несколько соединений с выделением для передачи в каждом направлении определенных временных позиций - виртуального канала, который закрепляется либо жестко, либо по методу статистического уплотнения.
Между соседними УК непрерывно передаются кадры, содержащие пакеты сообщений, сопровождаемые номером соединения. Размеры пакетов могут быть различными. Если в какой-либо момент времени нет очередного пакета для передачи по некоторому виртуальному каналу, то его временная позиция может заниматься пакетом другого сообщения, где пакеты в избытке. В каждом узле коммутации производится разборка пакетов информации для их перераспределения по исходящим виртуальным каналам в соответствии с номерами этих каналов.
При использовании виртуальных соединений пакеты, принадлежащие одному сообщению, поступают последовательно, что снимает проблему их упорядоченной сшивки и опасность компоновочной блокировки.
Ряд исследований, проведенных в последние годы с целью сравнения способов коммутации, а также опыт эксплуатации
сетей ПД позволяют сформулировать следующие наиболее общие рекомендации:
1. С точки зрения эффективности использования каналов коммутация сообщений предпочтительнее, чем коммутация пакетов, которая в свою очередь предпочтительнее коммутации каналов. Преимущество коммутации сообщений по сравнению с коммутацией каналов проявляется значительнее в случае интенсивных потоков сообщений небольшого объема. Исходя из этого коммутация сообщений и коммутация пакетов используются в сетях при высоких интенсивностях! потоков сравнительно коротких сообщений. Коммутация каналов применяется при незначительных интенсивностях потоков сообщений большого объема.
2. При выборе между коммутацией пакетов и коммутацией сообщений следует исходить из того, что в сетях с коммутацией пакетов могут быть достигнуты значения задержки сообщений, в несколько раз меньшие, чем в сетях с коммутацией сообщений.
3. Коммутация пакетов или коммутация сообщений должна использоваться в сетях передачи данных при необходимости обеспечения многоадресных передач, приоритетного обслуживания сообщений, а также при высоких требованиях к надежности и верности доставки. Последнее объясняется наличием в таких сетях контроля и защиты от ошибок на всех этапах передвижения сообщений по сети. При этом следует учитывать, что приоритетное обслуживание и многоадресные передачи реализуемы только в датаграммном режиме сетей с пакетной (коммутацией.
Вопрос об использовании сетей ПД с коммутацией каналов в настоящее время достаточно не изучен, однако можно предположить, что такой режим окажется эффективным для передачи очень больших объемов информации при высоких требованиях к верности. В сетях с коммутацией первичных каналов обеспечить высокую верность достаточно сложно ввиду низкого качества составных каналов.
Если абоненты предъявляют различные требования к процессу передачи информации и потоки передаваемых ими сообщений имеют различные интенсивности и объемы, то может оказаться целесообразным совместное использование различных способов коммутации. При этом обычно предусматривается единый узел коммутации с предоставлением абонентам возможности самостоятельного выбора способа коммутации.
Далее приводятся краткие сведения об организациях, наиболее активно и успешно занимающихся разработкой стандартов в области вычислительных сетей.
- Международная организация по стандартизации (International Organization/or Standardization, ISO , часто называемая также International Standards Organization) представляет собой ассоциацию ведущих национальных организаций по стандартизации разных стран. Главным достижением ISO явилась модель взаимодействия открытых систем OSI, которая в настоящее время является концептуальной основой стандартизации в области вычислительных сетей. В соответствии с моделью OSI этой организацией был разработан стандартный стек коммуникационных протоколов OSI.
