| §4.1 Helyi és globális számítógépes hálózatok
Kulcsszavak:
Üzenet
link
számítógép hálózat
információátviteli sebesség
a helyi hálózat
globális hálózat
Ezt már korábban is elmondtuk a kommunikáció az egyik legfontosabb információs folyamatok . Az információ a forrástól a vevőhöz jelek, szimbólumok, jelek sorozata formájában kerül továbbításra. Például az emberek közötti közvetlen beszélgetés során hangjelzéseket továbbítanak - beszédet; szöveg olvasásakor az ember grafikus szimbólumokat - betűket - észlel. A jelek, szimbólumok, jelek továbbított sorozatát üzenetnek nevezzük.
A kommunikációs csatorna (információátvitel) egy rendszer technikai eszközökkelés egy jelterjedési közeget üzenetek forrástól a vevőhöz való továbbítására. Amikor az emberek közvetlenül kommunikálnak, az információ hanghullámok segítségével, telefonbeszélgetéskor - akusztikus és elektromos jelek kommunikációs vonalakon elosztva, olvasáskor - fényhullámok segítségével.
A forrásból érkező információnak a kommunikációs csatornán történő továbbítására alkalmas formába történő bármilyen átalakítását nevezzük kódolás. Jelenleg a digitális kommunikációt széles körben használják, amikor a továbbított információt bináris kóddá alakítják.
Elégtelen műszaki minőség kommunikációs csatornák és néhány egyéb ok a továbbított jel torzulásához és információvesztéshez vezethet. Az ilyen helyzetek elkerülése érdekében a kommunikációs vonalon továbbított kód redundánssá válik. Ennek köszönhetően az információ egy részének elvesztése az átvitel során kompenzálható. Ráadásul be modern rendszerek digitális kommunikáció, minden üzenet részekre van osztva (csomagok, blokkok). Minden blokkhoz egy ellenőrző összeget (bináris számjegyek összegét) számítanak ki, amelyet ezzel a blokkkal együtt továbbítanak. A vétel helyén a vett blokk ellenőrző összege újraszámításra kerül, és ha az nem egyezik az eredetivel, akkor ennek a blokknak az adása megismétlődik.
Az emberiség évszázadok óta használta a postai szolgáltatásokat a levelek továbbítására; a 19. század második felében feltalálták a hangátviteli technikát (telefon); Az 1930-as évek óta telefaxot használnak képek továbbítására. Napjainkban a szövegek, képek, hangok és sok más információ továbbítására számítógépes hálózatok- két vagy több számítógép, amelyek információátviteli vezetékekkel vannak összekötve. A számítógépes hálózatok megjelenésével lehetővé vált, hogy a táviratnál gyorsabban érkező levelet küldjünk, választ kapjunk, megtudjuk a legfrissebb híreket, úgy beszéljünk a több száz kilométerrel távolabbi számítógépnél ülő barátunkkal, mintha a következő szoba, foglaljon repülőjegyet vagy egy szobát a szállodában, töltse le kívánt programot, csengőhang vagy film.
A számítógépes hálózat fontos jellemzője az információátviteli sebesség, vagy csatornakapacitás. Ez az érték az információ mennyisége bit per másodpercben (bps) és származtatott egységekben: kilobit per másodperc (1 Kbps = 1000 bps), megabit per másodperc (1 Mbps = 1000 Kbps), gigabit per másodperc (1 Gbps = 1000 Mbps).
Tegyen különbséget a helyi és a globális számítógépes hálózatok között.
A helyi számítógépes hálózat egyesíti az egy helyiségben (például egy iskolai számítógéposztályban) vagy egy épületben telepített számítógépeket (például egy iskolaépületben található összes számítógépet össze lehet kötni helyi hálózatba). A helyi hálózat lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy megosszák a hozzáférést a számítógépes erőforrásokhoz, valamint a hálózathoz csatlakoztatott perifériás eszközökhöz (nyomtatókhoz, szkennerekhez, lemezekhez, modemekhez stb.).
A helyi hálózatok peer-to-peer és dedikált szerver.
Kis helyi hálózatokban minden számítógép egyenlő, azaz mindegyik használhatja a másik erőforrásait. A felhasználók önállóan döntik el, hogy számítógépük mely erőforrásait (fájlok, mappák, lemezek) teszik elérhetővé a teljes hálózat számára. Az ilyen hálózatokat peer-to-peer-nek nevezik.
A nagy számú felhasználóval rendelkező hálózatokban nem kívánatos, hogy mindegyik hozzáférjen a hálózat összes számítógépéhez. 10-nél több számítógép kombinálásakor célszerű a legtöbbet kiosztani erős számítógép- szerver (angolul server - serving). A szerver merevlemezén olyan fájlok (adatok és programok) helyezkednek el, amelyekhez más hálózati számítógépek - kliensek - hozzáférnek. Ezenkívül minden hálózati felhasználó hozzáférhet a szerverhez csatlakoztatott perifériás eszközökhöz (például nyomtatóhoz vagy szkennerhez).
Minden helyi hálózathoz csatlakoztatott számítógépnek speciális kártyával kell rendelkeznie - hálózati adapter. Feladata a kommunikációs csatornákon terjedő jelek továbbítása és vétele.
A számítógépek (hálózati kártyáik) csatlakoztatása a helyi hálózathoz a segítségével történik különféle típusok kábeleken (csavart érpár, optikai szál – 4.1. ábra) vagy vezeték nélküli csatornákon (például Wi-Fi) keresztül.
Rizs. 4.1. Kábelek:
csavart érpár és szál
A csavart érpár két elszigetelt rézdrót egyiket a másikhoz képest csavarta. A vezetékek ilyen csavarása csökkenti az interferencia hatását a kábelen továbbított jelekre. Egy csavart érpárú csatlakozás több csavart érpárból (2 vagy 4) áll, amelyek műanyag burkolattal vannak lefedve. Adatátviteli sebesség - 10 Mbps és 1000 Mbps között.
Az optikai kábel az üvegszálon keresztül engedi át a fényt. Ez a fajta kapcsolat nagyon nagy átviteli sebességet biztosít, a csatorna hossza több száz és több ezer kilométer, és abszolút nincs kitéve elektromágneses interferenciának. Adatátviteli sebesség - 100 Mbps és 10 Gbps között.
Vezeték nélküli wifi kapcsolat 300 Mbps adatátviteli sebességet biztosít.
A kis területen több tucat számítógépet egyesítő helyi hálózatok nem biztosítanak közös hozzáférést az információkhoz az egymástól jelentős távolságra (például különböző településeken) lévő felhasználók számára.
globális számítógépes hálózat egy tetszőlegesen elhelyezett, egymással összekapcsolt számítógépek rendszere messze egymástól (például különböző országokban és különböző kontinenseken).
A globális számítógépes hálózatok példái a regionális és vállalati hálózatok. A regionális számítógépes hálózatok ugyanazon a régión (város, régió, régió, ország) belüli számítógépek társítását biztosítják. Vállalati számítógépes hálózatok azért jönnek létre, hogy biztosítsák a területileg távoli részlegekkel rendelkező különböző típusú vállalati struktúrák tevékenységét (például bankok fiókjaikkal).
A leghíresebb és legkiterjedtebb globális számítógépes hálózat az Internet. Ez a hálózat számos helyi, regionális és vállalati hálózatot, valamint egyéni felhasználók számítógépeit egyesíti, világszerte elosztva.
Minden globális számítógépes hálózat alapja a számítógép csomópontok és kommunikációs csatornák.
A csomópont egy nagy teljesítményű számítógép, amely állandóan csatlakozik a hálózathoz. Az előfizetők számítógépes hálózati csomópontokhoz csatlakoznak - személyi számítógépek felhasználók vagy helyi hálózatok.
A globális hálózatokban a fizikai csatornák széles skáláját használják adatátvitelre: elektromos kábel; Rádiókommunikáció átjátszókon és kommunikációs műholdakon keresztül; infravörös sugarak (mint a televízió távirányítóiban távirányító); modern optikai kábel; hagyományos telefonhálózat.
Az a szervezet, amely a felhasználók számítógépén keresztül kapcsolatot biztosít a globális hálózattal, az úgynevezett szolgáltató(angol szolgáltató - szállító) hálózati szolgáltatások.
Feladat. Az adatátviteli sebesség bizonyos kapcsolaton keresztül 128 000 bps. Mennyi időbe telik (másodpercben) egy 625 KB-os fájl átvitele ezen a kapcsolaton keresztül?
Számítógép hálózat- ez két vagy több számítógép, amelyeket információátviteli vezetékek kötnek össze.
helyi számítógépes hálózat kombinálja az ugyanabban a helyiségben vagy épületben telepített számítógépeket, és lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy megosszák a hozzáférést a számítógépes erőforrásokhoz, valamint a hálózathoz csatlakoztatott perifériás eszközökhöz. A helyi hálózatok peer-to-peer és dedikált szerverrel rendelkeznek.
globális számítógépes hálózat- ez egymáshoz kapcsolódó számítógépek halmaza, amelyek egymástól tetszőlegesen nagy távolságra helyezkednek el (például különböző országokban és különböző kontinenseken).
1. Ismerkedjen meg a tankönyv elektronikus mellékletében található bekezdéshez tartozó prezentációs anyagokkal. Mit tud mondani a prezentációban és a tankönyvben szereplő információk megjelenítési formáiról? Milyen diákat szeretne hozzáadni a prezentációjához?
2. Hogyan érti a következő mondat jelentését: „A tudás, információ átadásának lehetősége az egész társadalom egészének és minden embernek külön-külön előrehaladásának alapja”? Beszéljétek meg ezt a kérdést egy csoportban.
3. Ősidők óta az emberek különféle módokon cseréltek információkat, értesítettek a veszélyről, vagy továbbítottak fontos és sürgős információkat. Készítsen rövid jelentést az információtovábbítás egyik korábban használt módjáról.
4. Mi az a számítógépes hálózat?
5. Mi az a kommunikációs csatorna? Hogyan határozható meg egy kommunikációs csatorna sávszélessége?
6. Hogyan működik a peer-to-peer LAN?
7. Hogyan működik egy dedikált szerverrel rendelkező helyi hálózat?
8. Milyen típusú helyi hálózat van telepítve az Ön számítógéposztályában? Milyen funkciókat lát el?
9. Milyen hálózatokat nevezünk globálisnak? Mondjon példákat ilyen hálózatokra!
10. Milyen kommunikációs csatornákat használnak adatátvitelre a globális számítógépes hálózatokban?
11. Az adatátviteli sebesség egy bizonyos kommunikációs csatornán 512 000 bps. Egy fájl átvitele ezen a csatornán 16 másodpercet vesz igénybe. Határozza meg a fájl méretét kilobájtban.
12. Nézze meg a környéken található hálózati szolgáltatók nevét.
13. Készítsen grafikont az ebben a bekezdésben tárgyalt fogalmakat összekötő kapcsolatokról!
Helyi hálózatnak tekinthető két vagy több eszköz kábel, rádióhullámok vagy optikai jelek segítségével történő összekapcsolása, amely lehetővé teszi a köztük lévő adatcserét. Az ugyanabban a helyiségben vagy épületben elhelyezett és egymással összekapcsolt eszközöket helyi számítógépes hálózatnak (LAN – Local Area Network) nevezzük. Az ilyen hálózathoz csatlakoztatott eszközök számát a kábelezési rendszer és a használt hálózati berendezések képességei korlátozzák.
Az eszközök közötti kapcsolat lehet közvetlen vagy további kommunikációs csomópontok segítségével.
A hálózatok gerincét képezik információs struktúrák, amely logikai és fizikai rétegek vagy olyan összetevőket, amelyek fő célja az információcsere.
A fizikai réteget hálózati összetevők képviselik, amelyek fizikai kapcsolatot biztosítanak a számítógépek között. Ezek általában a következők: hálózati interfész ( LAN kártya vagy hálózati adapterkártya, szabványos vagy kiterjesztett kommunikációs vagy párhuzamos portos vagy többportos kártya), hálózati adatátviteli közeg (koaxiális kábel, kétvezetékes ún. csavart érpár vagy száloptika) és csomóponti elemek (routerek, koncentrátorok, átjátszók (repeaterek, hubok) (hub )), kapcsolók (kapcsoló)) és végelemek (terminátorok, csatlakozók, csatlakozók, dugók).
Jelenleg egyértelmű a hálózatok lokális és globális hálózatokra strukturálása, az első integrálása a másodikba, ahol a több száz számítógépes hálózatok továbbra is lokálisnak számítanak, a globálisaknak pedig több tízezer csatlakoztatott hálózata van. számítógépes rendszerek. Az információcsere sebessége eléri a 200 Mbps-ot, és a 10 Mbps számít az alap kezdeti és olcsó konfigurációnak. Manapság a számítógépes hálózatok nemcsak az információ továbbítását vagy fogadását teszik lehetővé ennek a fogalomnak a szó szerinti értelmében, hanem egy sor adatot is biztosítanak szolgáltatási képességek, melyek listája folyamatosan bővül. Ez és a távoli adminisztráció, elosztott fájlrendszerek, távoli programvégrehajtás, Email, távoli nyomtatás, elosztott adatbázisok, rendszerek távoli hozzáférésÉs elosztott rendszerek menedzsment, kereső motorok, telekonferencia és még sok más.
A hálózatban vezérlőközpontként és adathordozóként egyaránt használt eszközöket szervereknek nevezzük. Ha az eszközök viszonylag közel helyezkednek el egymáshoz, és nagy sebességű hálózati adapterekkel vannak csatlakoztatva, akkor az ilyen hálózatokat helyi hálózatoknak nevezzük. Helyi hálózat használatakor az eszközök általában ugyanabban a helyiségben, épületben vagy több egymáshoz közeli házban helyezkednek el. A helyi számítógépes hálózat általában legfeljebb száz, egy struktúrához tartozó számítógépes rendszert egyesít, és mind működését, mind a rendszerszoftverek jellegét tekintve vállalati jellegű.
A helyi és globális számítógépes rendszerek szervezési és szoftverprotokolljainak elvei eltérőek és teljesen azonosak lehetnek. Ezért lehetetlen egy hálózatot lokálisnak vagy globálisnak minősíteni csak a hálózati interakció típusa és az alapul szolgáló szoftver alapján.
Háló számítógépek csoportja, amelyek kommunikációs csatornán keresztül kapcsolódnak egymáshoz. A csatorna a hálózaton belüli adatcserét (vagyis egy adott csoportba tartozó számítógépek közötti adatcserét) biztosít. A hálózat állhat két vagy három számítógépből, vagy több ezer PC-t egyesíthet. Fizikailag a számítógépek közötti adatcsere speciális kábelen, telefonvonalon, optikai kábelen vagy rádiócsatornán keresztül történhet.
A hálózaton lévő számítógépek csatlakoztathatók:
A hálózatra csatlakoztatott számítógépek két funkciót tölthetnek be: lehetnek munkaállomások vagy szerverek.
Munkaállomás- ez a hálózat bármely működő számítógépe, amely nem szerver, általában a felhasználók mögöttük dolgoznak. A munkaállomásokkal szemben támasztott követelményeket az állomás feladatköre határozza meg. Általában a fő követelmények a sebességre és a RAM mennyiségére vonatkoznak.
Szerverek- ezek olyan számítógépek, amelyek a teljes hálózatot kezelik és felhalmozzák a munkaállomások összes adatát. A szerverek befuthatnak automatikus üzemmód- billentyűzet nélkül, sőt néha monitor nélkül is megállják a helyüket, de mindenesetre a szerverek a hálózatkezelési, adatkoncentrációs funkciókat látják el. Hálózati adminisztrátor- olyan személy, akinek feladatai közé tartozik a hálózat telepítésével és üzemeltetésével kapcsolatos minden kérdés, valamint a hálózathasználók jogaival és lehetőségeivel kapcsolatos minden probléma megoldása.
Szervernek általában a hálózat legnagyobb és legerősebb számítógépe van kiválasztva. A számítástechnika fejlődése azonban egyértelműen a belső alkatrészek csökkenéséhez vezet - a számítógép gyorsabbá és gazdaságosabbá válik. Ezért rövid időn belül a szerver gyorsabban elavulhat, mint hagyományos számítógépek, amelyekre nem vonatkoznak ilyen magas követelmények.
Szokás különbséget tenni a helyi és a globális hálózatok között. Lényegében már az elnevezésekből is kitűnik a köztük lévő fő különbség, de van néhány lényeges technológiai különbség is.
Helyi hálózatok(angol local - local) - ezek egymáshoz közel elhelyezkedő számítógépekből álló hálózatok, amelyek leggyakrabban ugyanabban a helyiségben, ugyanabban az épületben vagy egymáshoz közel elhelyezkedő épületekben találhatók. Egy adott vállalatot vagy céget lefedő, heterogén számítási erőforrásokat egyetlen környezetben egyesítő helyi számítógépes hálózatokat ún. társasági(angolul company - company, general). Példák: bankhálózat, oktatási intézményhálózat.
A legfontosabb jellemző helyi hálózatok az adatátviteli sebesség, tehát a számítógépek legalább 10 Mbps adatátviteli sebességű nagysebességű adapterekkel csatlakoznak. A helyi hálózatok nagy sebességű digitális kommunikációs vonalakat használnak. Ezen túlmenően a helyi hálózatoknak adaptálhatónak és rugalmasnak kell lenniük: a felhasználóknak képesnek kell lenniük arra, hogy a hálózatra csatlakoztatott számítógépeket ott találják meg, ahol szükségük van rá, számítógépeket vagy egyéb eszközöket hozzáadhatnak vagy áthelyezhetnek, és szükség szerint leválaszthatják azokat a hálózat megszakítása nélkül.
A számítógépek egyetlen hálózatba való egyesítése olyan új lehetőségeket kínál a hálózati felhasználók számára, amelyek összehasonlíthatatlanok az egyes számítógépek képességeivel. A hálózat nem összeadása, hanem az egyes számítógépek képességeinek megsokszorozása. A helyi hálózat lehetővé teszi a fájlok egyik számítógépről a másikra vagy másokra történő átvitelének megszervezését, a számítási és hardver erőforrások megosztását, az elosztott adatfeldolgozás kombinálását több számítógépen az információ központi tárolásával és még sok mással. A számítógépes helyi hálózat segítségével a technikai erőforrások kollektív felhasználása valósul meg, amely nemcsak a hálózaton, hanem a való életben is jótékony hatással van a felhasználó pszichológiájára, viselkedésére.
A helyi hálózatok topológiája
Topológia egy hálózati konfiguráció, a hálózati elemek (azaz számítógépek) egymáshoz kapcsolásának módja. A számítógépek helyi hálózathoz való csatlakoztatásának három leggyakoribb módja van: "csillag", "közös busz"És "gyűrű".
Csillag kapcsolat(1. ábra). Minden számítógép egy speciális hálózati adapteren keresztül külön kábellel csatlakozik az egyesítő eszközhöz. Szükség esetén több csillag topológiájú hálózat is kombinálható, miközben a hálózati konfiguráció elágazik.
Előnyök: Csillagcsatlakozással egyszerű a hálózat hibaelhárítása.
Hátrányok: A kapcsolat nem mindig megbízható, mivel a központi csomópont meghibásodása a hálózat leállását okozhatja.
Közös buszkapcsolat(2. ábra). A hálózaton lévő összes számítógép ugyanahhoz a kábelhez csatlakozik; ezt a kábelt az összes munkaállomás megosztja egymás után. Ezzel a kapcsolattípussal az egyes számítógépek által küldött összes üzenetet a hálózat összes többi számítógépe fogadja.
Előnyök: a "közös busz" topológiában az egyes számítógépek meghibásodása nem állítja le a teljes hálózatot.
szoftver fájl operációs illesztőprogram
Hibák: valamivel nehezebb hibát találni a kábelben, és ha a kábel (egyetlen a teljes hálózaton) megszakad, az egész hálózat működése megszakad.
Gyűrűs csatlakozás(3. ábra). Az adatátvitel egyik számítógépről a másikra történik; ugyanakkor, ha egy számítógép egy másik számítógépnek szánt adatokat fogad, akkor azokat továbbítja (a gyűrű mentén).
Előnyök: terheléselosztás, a kábelfektetés lehetősége és kényelme.
Hibák: fizikai korlátozások a hálózat teljes hosszára vonatkozóan.
A hardver és a szoftver összetétele a sémától függ. A topológia kiválasztása a vállalat igényei alapján történik. Ha a vállalkozás többszintes épületet foglal el, akkor a rendszer alkalmazható benne "hópehely"(4. ábra), amely rendelkezik fájlszerverek különböző munkacsoportokhoz és egy központi szerverhez az egész vállalat számára.
3.5. Helyi hálózatok
Helyi hálózat (LAN) több különálló számítógép egyetlen adatátviteli csatornára való együttes összekapcsolásának nevezik. A LAN (eng. LAN - Local Area Network) fogalma földrajzilag korlátozott (területileg vagy termelési) hardver- és szoftverrendszerekre vonatkozik, amelyekben több számítógépes rendszer van összekapcsolva megfelelő kommunikációs eszközökkel.
A LAN lehetőséget ad a programok és adatbázisok egyidejű több felhasználó általi használatára, valamint a hálózatra kapcsolt más munkaállomásokkal való interakció lehetőségét. LAN-on keresztül a rendszer számos távoli munkahelyen található személyi számítógépeket egyesíti, amelyek megosztják egymással a berendezéseket, szoftvereket és információkat. A munkavállalók munkahelyei többé nem elszigeteltek, és egyetlen rendszerré egyesülnek.
A LAN legfontosabb jellemzője az információátvitel sebessége. Ideális esetben a hálózaton keresztüli adatküldés és -fogadás esetén a válaszidőnek majdnem ugyanannyinak kell lennie, mintha a felhasználó számítógépéről érkeznének, és nem a hálózat bármely más részéről.. Ehhez nagy sebességű adatátvitelre van szükség 10 Mbps és nagyobb. Valójában a következő sebességek érhetők el:
· Koaxiális kábel - 10¸ 50 Mbaud;
· Sodrott érpár - 10 Mbaud-ig;
· Speciális csavart érpár 5. kategória - 100 Mbaud-ig;
· Optikai szál - akár 1 Gbaud;
· Telefonvonal - 2400 baudtól 56 kbaud-ig;
· Műholdas 10 000 számítógép egyidejűleg és körülbelül 1 Mbaud sebességgel.
LAN összetevők: hálózati eszközökés kommunikációs eszközöket.
A LAN a moduláris szervezés elvét valósítja meg, amely lehetővé teszi, hogy különféle konfigurációjú hálózatokat építsen ki különböző funkcionalitás. A hálózat fő összetevői a következők:
átviteli közeg – koaxiális kábel, telefonkábel, csavart érpár, optikai kábel, rádió stb.;
munkaállomások- PC, munkaállomás vagy tényleges hálózati állomás. Ha a munkaállomás csatlakozik a hálózathoz, előfordulhat, hogy nem igényel sem merevlemezt, sem hajlékonylemezeket. Ebben az esetben azonban szüksége van egy hálózati adapterre - egy speciális eszközre a távoli letöltéshez operációs rendszer a hálózatból;
interfész kártyák – hálózati táblák a munkaállomások hálózattal való interakciójának megszervezésére;
szerverek– külön számítógépek vezérlési funkciókat ellátó szoftverekkel hálózati erőforrások nyilvános hozzáférés;
hálózati szoftver .
Nézzünk meg közelebbről néhány ilyen hálózati összetevőt.
Szerverek
Egy hálózatnak egy vagy több szervere lehet. A hálózat működésének kezelésére különféle szerverek használhatók ( hálózati szerverek), információk tárolása fájlok formájában ( fájlszerverek), információk keresése és kinyerése adatbázisokból ( adatbázis szerverek), információ terjesztés ( levelezőszerverek ), hálózati nyomtatás ( nyomtatószerverek), stb. A szerverlemezek minden más hálózati munkaállomásról elérhetők, ha a felhasználók rendelkeznek a megfelelő jogosultságokkal.
A szerver és a munkaállomások interakciója megközelítőleg a következő séma szerint történik. Ha szükséges, a munkaállomás kérést küld a szervernek, hogy hajtson végre valamilyen műveletet: olvassa el az adatokat, nyomtasson ki egy dokumentumot, küldjön email stb. A szerver végrehajtja a kért műveletet, és nyugtát ad ki.
Átviteli közeg
Az átviteli médiákat az információátvitel sebessége és terjedelme, valamint a megbízhatóság jellemzi.
A LAN-ban kommunikációs eszközként leggyakrabban csavart érpárt, koaxiális kábelt, száloptikai vonalakat használnak. Az átviteli közeg kiválasztásakor a következő mutatókat kell figyelembe venni:
· információátviteli sebesség;
· hatótávolság információ átadása;
· információátvitel biztonsága;
· az információtovábbítás megbízhatósága ;
· a telepítés és üzemeltetés költsége.
Az átviteli közeggel szemben támasztott követelmények egyidejű teljesítése nehéz feladat. Így például a nagy adatátviteli sebességet gyakran korlátozza a megbízható adatátvitelhez megengedett legnagyobb távolság, miközben biztosítja a továbbított adatok szükséges védelmét. A kommunikációs eszközök költsége befolyásolja a hálózat kiépítésének, bővítésének lehetőségét.
Nézzük meg részletesebben néhány átviteli közeg tulajdonságait.
csavart érpár
Csavart kétmagos vezetékes kapcsolat(csavart érpár), a legolcsóbb az átviteli közegek között. Lehetővé teszi az információk átvitelét akár 10 Mbps sebességgel, könnyen termeszthető, alacsony zajmentességgel. A kábel hossza nem haladja meg az 1000 m-t 1 Mbps átviteli sebesség mellett. Az információ zajállóságának növelése érdekében árnyékolt csavart érpárt használnak, amelyet a koaxiális kábel képernyőjéhez hasonló hüvelybe helyeznek. Egy ilyen pár ára közel van egy koaxiális kábel árához.
Koaxiális kábel
A koaxiális kábelt több kilométeres távolságig történő kommunikációra használják, átlagos áron jó zajállósággal rendelkezik. Az információátviteli sebesség 1-10 Mbps, esetenként eléri az 50 Mbps-ot. A koaxiális kábel szélessávú információátvitelre használható.
Szélessávú koaxiális kábel.
Az ilyen koaxiális kábel gyengén érzékeny az interferenciára, könnyen megépíthető, de magas ára van. Az adatátviteli sebesség eléri az 500 Mbps-t. Az alapsávban 1,5 km-nél nagyobb távolságra történő információtovábbításhoz szükséges ismétlő(erősítő), míg a stabil átvitel távolsága 10 km-re nő. Busz vagy fa topológiájú LAN esetén a kábelnek rendelkeznie kell a Végrehajtó (lezáró ellenállás).
Hálózati kábel
Vastag Ethernet
50 ohm hullámimpedanciájú koaxiális kábel (vastag Ethernet. vagy sárga kábel (sárga kábel)). 15 tűs szabványos kapcsolót használ. A maximális megengedett átviteli távolság átjátszó nélkül nem haladja meg az 500 m-t, az Ethernet hálózat teljes hossza pedig 3000 m. A vastag Ethernet a gerinchálózati topológiából adódóan csak egy terminátort használ a végén. Zajállóság szempontjából ez a hagyományos koaxiális kábel drága alternatívája.
Vékony Ethernet
Koaxiális kábel 50 ohmos impedanciával (vékony Ethernet) és 10 7 bps adatsebességgel, olcsóbb, mint a vastag Ethernet.
A vékony Ethernet-kábellel rendelkező LAN-ok olcsók, minimális skálázhatóságot igényelnek, és nem igényelnek további árnyékolást. A kábel a munkaállomások hálózati kártyáihoz csatlakozik tee csatlakozókkal ( T csatlakozók ) kompakt bajonett csatlakozókkal (CP-50). Vékony Ethernet szegmensek csatlakoztatásakor ismétlőkre van szükség. Az átjátszó nélküli munkaállomások közötti távolság nem haladhatja meg a 300 m-t, a hálózat teljes hossza pedig nem haladhatja meg az 1000 m-t.
Optikai kábel
A LAN legdrágább átviteli közege az optikai kábel, más néven üvegszálas kábel. Az információátvitel sebessége másodpercenként több gigabitet is elér, megengedett hossza meghaladja az 50 km-t. Az optikai kábelek zajtűrése nagyon magas, ezért az arra épülő LAN-okat ott használják, ahol elektromágneses interferencia lép fel, és információt kell továbbítani hosszútávátjátszók használata nélkül. A hálózatok ellenállnak a lehallgatásnak, mivel az optikai kábelek elágazási technikája nagyon összetett. Az optikai kábelen alapuló LAN-ok általában csillag topológiára épülnek.
A tipikus átviteli közegek jellemzőit a táblázat tartalmazza.
| Mutatók | Átviteli közeg |
||
| csavart érpár | Koaxiális kábel | Optikai kábel |
|
| Ár | alacsony | Közepes | magas |
| Épület | Nagyon egyszerű | problematikus | problematikus |
| Hallásvédelem | rossz | Jó | Nagyon jó |
| földelés | Nem | Kívánt | Nem |
| Zavar elleni immunitás | Alacsony | magas | Nagyon magas |
Az IVS topológiája
Topológia, azaz LAN csatlakozás konfigurációja több figyelmet vonz, mint a hálózat egyéb jellemzői. Ez annak köszönhető, hogy a topológia az, amely nagymértékben meghatározza a hálózat legfontosabb tulajdonságait, mint például a megbízhatóság és a teljesítmény.
Különféle megközelítések léteznek a LAN topológiák osztályozására. Az egyik szerint a helyi hálózati konfigurációk két fő osztályba sorolhatók: adás És egymást követő .
BAN BEN adás konfigurációk esetén minden PC olyan jeleket továbbít, amelyeket más PC-k is érzékelhetnek. Az ilyen konfigurációk közé tartozik egy közös busz, egy fa (több közös busz összekötése átjátszók segítségével), egy csillag passzív központtal. Ennek a konfigurációs osztálynak az előnye a könnyű hálózatkezelés.
BAN BEN egymást követő konfigurációk esetén minden fizikai alréteg csak egy PC-nek továbbít információt. Az ilyen konfigurációk közé tartozik egy intellektuális központtal rendelkező csillag, egy gyűrű, egy hierarchikus kapcsolat, egy hópehely. A fő előny a kapcsolat szoftveres megvalósításának egyszerűsége.
Az információtovábbítás során előforduló ütközések elkerülésére leggyakrabban ezt használják ideiglenes elválasztási módszer , amely szerint mindegyik kapcsolódott munkaállomás V bizonyos pillanatokat időre az információátviteli csatorna kizárólagos használati joga biztosított. Ezért a hálózati sávszélesség követelményei megnövekedett terhelés mellett, pl. új munkaállomások bevezetésével csökkennek.
A különböző topológiák különbözőképpen valósulnak meg információátadás alapelvei . A közvetítésben információk kiválasztása, egymás után információ-útválasztás.
A szélessávú LAN-ban a munkaállomások olyan frekvenciát kapnak, amelyen információkat küldhetnek és fogadhatnak. A továbbított adatok a megfelelő vivőfrekvenciákon modulálva vannak. A szélessávú kommunikáció technológiája lehetővé teszi egyidejűleg meglehetősen nagy mennyiségű információ szállítását egy kommunikációs közegben.
Csillag topológia .
Hálózati topológia a formában aktív középponttal rendelkező csillagok területről örökölt nagyszámítógépek , ahol a gazdagép aktív adatfeldolgozó csomópontként fogadja és dolgozza fel az összes adatot a termináleszközökről. A perifériás munkaállomások közötti minden információ a számítógépes hálózat központi csomópontján halad át.
Sávszélesség A hálózatot a központi csomópont számítási teljesítménye határozza meg, és minden munkaállomásra garantált. Ütközések, pl. Az adatátvitel során nincsenek ütközések.
A topológia kábelezése viszonylag egyszerű, amennyiben minden munkaállomás egy központi helyhez csatlakozik, azonban a kommunikációs vezetékek lefektetésének költsége magas, különösen akkor, ha a központi hely földrajzilag nem a topológia közepén helyezkedik el.
A LAN bővítésekor nem lehet korábban kialakított kábelkapcsolatokat használni: az új munkaállomáshoz külön kábelt kell vezetni a hálózat központi csomópontjából.
Csillag topológia jó központi csomóponti teljesítménnyel az egyik leggyorsabb topológia LAN, mivel a munkaállomások közötti információátvitel dedikált vonalakon keresztül történik, amelyeket csak ezek a munkaállomások használnak. Az egyik állomásról a másikra történő információátvitelre vonatkozó kérések gyakorisága más topológiákhoz képest alacsony.
1. ábra Csillag topológia
A csillag topológiájú LAN teljesítményét elsősorban a központi csomópont paraméterei határozzák meg, amely úgy működik, mint hálózati szerver. Ez hálózati szűk keresztmetszet lehet. Ha a központi csomópont meghibásodik, a hálózat egészének működése megszakad.
A központi vezérlő csomóponttal rendelkező LAN-ban lehetőség van egy optimális mechanizmus megvalósítására az információkhoz való jogosulatlan hozzáférés ellen.
Gyűrű topológia.
A gyűrűs hálózati topológiában a LAN munkaállomások körben kapcsolódnak egymáshoz. Az utolsó munkaállomás az elsőhöz csatlakozik, azaz. kommunikációs link gyűrűben záródik.
A munkaállomások közötti kommunikációs vonalak lefektetése meglehetősen költséges lehet, különösen, ha a munkaállomások földrajzilag távol helyezkednek el a főgyűrűtől.
A LAN-gyűrűben lévő üzenetek körben keringenek. A munkaállomás információkat küld egy bizonyos címre, miután megkapta a gyűrűtől érkező kérést. Az információátadás meglehetősen hatékonynak bizonyul, mivel az üzenetek egymás után küldhetők. Így például csengetési kérelmet küldhet az összes állomásnak. Az információátvitel időtartama a LAN-ban található munkaállomások számával arányosan növekszik.
Rizs. 2. Gyűrű topológia
A gyűrűtopológia fő problémája, hogy minden munkaállomásnak részt kell vennie az információtovábbításban, és ha legalább az egyik meghibásodik, az egész hálózat megbénul. A kábelrendszer hibái könnyen lokalizálhatók.
A hálózat gyűrűs topológiával történő bővítéséhez a hálózat leállítása szükséges, mert a gyűrűnek meg kell szakadnia. A LAN méretére nincs különösebb korlátozás.
A gyűrűtopológia speciális formája az logikai gyűrű .
Fizikailag csillag topológiák összeköttetéseként van felszerelve. Az egyes csillagokat speciális kapcsolók (eng. Hub - koncentrátor) segítségével kapcsolják be, amelyet oroszul néha „hubnak” is neveznek. A munkaállomások számától és a munkaállomások közötti kábel hosszától függően aktív vagy passzív hubokat használnak. Az aktív hubok emellett egy erősítőt is tartalmaznak 4-16 munkaállomás csatlakoztatásához. A passzív hub kizárólag elágazó eszköz (maximum három munkaállomáshoz). Egyetlen munkaállomás kezelése egy logikai gyűrűben ugyanaz, mint egy normál gyűrűben. Minden munkaállomáshoz hozzá kell rendelni a hozzá tartozó címet, amelyre a vezérlés átkerül (a legidősebbről a legfiatalabbra, a legfiatalabbról a legidősebbre). A lekapcsolás csak a számítógépes hálózat alsó (legközelebbi) csomópontjánál történik, így csak ritka esetekben fordulhat elő a teljes hálózat működése.
Busz topológia
A busz topológiájú LAN-ban a fő átviteli közeg ( gumi) – minden munkaállomásra közös. A LAN működése nem függ az egyes munkaállomások állapotától, pl. a munkaállomások a hálózat egészének megzavarása nélkül bármikor csatlakoztathatók a buszhoz, vagy leválaszthatók róla.
Rizs. 3. Busz topológia
Azonban in a legegyszerűbb hálózat A busz topológiájú Ethernet vékony Ethernet-kábelt használ té-csatlakozóval átviteli közegként ( T -csatlakozó), így egy ilyen hálózat bővítéséhez buszszakadásra van szükség, ami a hálózat megszakadásához vezet. A drágább megoldások helyett telepíteni kell T - passzív csatlakozódobozok csatlakozói.
Mivel a busz topológiával rendelkező LAN bővítése a hálózati folyamatok megszakítása és a kommunikációs környezet megszakítása nélkül is végrehajtható, az információ eltávolítása a LAN-ból, és ennek megfelelően az információ meghallgatása meglehetősen egyszerűen végrehajtható, aminek eredményeként a egy ilyen LAN biztonsága alacsony.
A számítógépes hálózatok topológiáinak jellemzőit a táblázat tartalmazza.
| Jellegzetes | Topológia |
||
| Csillag | Gyűrű | Gumi |
|
| Ár kiterjesztések | Alacsony | Közepes | Közepes |
| Csatlakozás az előfizetőkhöz | passzív | Aktív | passzív |
| Védekezés tőle ugrál | Alacsony | Alacsony | magas |
| Hallásvédelem | Jó | Jó | rossz |
| Magas szintű viselkedés | Jó | rossz | rossz |
| Dolgozzon valós időben | Jó | Jó | rossz |
| Vezeték kábel | Jó | rossz | Jó |
Fa topológia.
A fent tárgyalt LAN-topológiák különféle kombinációi alkotják. A fa alapja (gyökere) azon a ponton található, ahol a kommunikációs vonalak (faágak) összegyűlnek.
A fa szerkezetű hálózatokat ott alkalmazzák, ahol az alapvető hálózati struktúrák közvetlen alkalmazása lehetetlen. Munkaállomások csatlakoztatásához ún koncentrátorok .
Kétféle ilyen eszköz létezik. Olyan eszközöket hívnak, amelyekhez legfeljebb három állomás csatlakoztatható passzív hubok. Több eszköz csatlakoztatásához szükséges aktív hubok jelerősítéssel.
Típusok LAN kiépítése információátadás módszerei.
Token Ring hálózat
Ezt a szabványt az IBM fejlesztette ki. Átviteli közegként árnyékolatlan vagy árnyékolt csavart érpárt vagy optikai szálat használnak. Adatátviteli sebesség 4 Mbps és 16 Mbps között. Mint hozzáférés-szabályozási módszer munkaállomásokat a használt átviteli közeghez jelölőgyűrű (Token Ring). A módszer főbb rendelkezései:
¨ LAN gyűrű topológia;
¨ a munkaállomás csak a token fogadása után tud adatot továbbítani, pl. engedély az információ átadására;
¨ adott időpontban a hálózatban csak egy állomás rendelkezik ezzel a joggal.
LAN-hoz A k e n A Ring három fő csomagtípust használ:
¨ csomagvezérlés/adatok (Data/Command Frame);
¨ marker (Token);
¨ csomag visszaállítása (megszakítás).
Control/Data csomag . Egy ilyen csomag segítségével adat- vagy hálózati vezérlőparancsok kerülnek továbbításra.
Jelző.Az állomás csak egy ilyen csomag fogadása után kezdheti meg az adatátvitelt. A gyűrűben csak egy marker lehet, és ennek megfelelően csak egy adatátviteli joggal rendelkező állomás.
Csomag visszaállítása.Egy ilyen csomag küldése leállítja az információtovábbítást.
Hálózat A k e n A gyűrű lehetővé teszi a számítógépek csillag topológiában történő csatlakoztatását.
Arknet helyi hálózat.
Az Arknet (Attached Resource Computer NETWORK) egy egyszerű, olcsó, megbízható és rugalmas LAN architektúra. A Datapoint Corporation fejlesztette ki 1977-ben. Ezt követően az Arcnet licencét az SMS Corporation (Standard Microsystem Corporation) szerezte meg, amely az Arcnet hálózatok berendezéseinek fő fejlesztője és gyártója lett. Átviteli közegként sodrott érpárt, 93 ohmos koaxiális kábelt és száloptikai kábelt használnak. Az adatátviteli sebesség 2,5 Mbps. Amikor eszközöket csatlakoztat busz és csillag topológiák alkalmazása. Hozzáférés-szabályozási módszerállomások az átviteli közeghez - marker gumiabroncs (Token Bus). A módszer a következő szabályokat tartalmazza:
¨ a hálózathoz csatlakoztatott eszközök csak akkor tudnak adatokat továbbítani, ha továbbítási engedélyt (token) kapnak;
¨ adott időpontban a hálózatban csak egy állomás rendelkezik ezzel a joggal;
Munka elvei
Az Arcnet minden bájtjának átvitele egy ISU (Information Symbol Unit - információátviteli egység) küldésével történik, amely három szolgáltatás indító/leállító bitből és nyolc adatbitből áll. Minden csomag elején elküldésre kerül az AB kezdeti határoló (Alegt Burst), amely hat szolgáltatási bitből áll. A kezdő határoló a csomag preambulumaként működik.
Az Arcnet 5 típusú csomagot határoz meg:
1. ITT csomag(Information To Transmit) – továbbítási felhívás. Ez az üzenet átadja a vezérlést egyik hálózati csomópontról a másikra. Az állomás, amelyik megkapta a csomagot ITT , adattovábbítási jogot szerez.
2. FBE csomag(Free Buffeg Enquiries) - adatfogadási készenléti kérés. Ez a csomag ellenőrzi a csomópont készenlétét az adatok fogadására.
3. adatcsomag.Ez az üzenet adatátvitelre szolgál.
4. ASK csomag (KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁSOK) - az átvétel visszaigazolása. Adatvételi készenlét nyugtázása vagy adatcsomag átvételének visszaigazolása hiba nélkül, pl. válasz az FBE-re és az adatcsomagra.
5. NAK csomag(Negatív Köszönetnyilvánítások) nem hajlandó fogadni. A csomópont nem áll készen az adatok fogadására FBE válaszként vagy hibás csomag fogadására.
Ethernet LAN
Az Ethernet specifikációt a Xerox javasolta a hetvenes évek végén. Később a Digital Equipment Corporation (DEC) és az Intel csatlakozott ehhez a projekthez. 1982-ben megjelent az Ethernet 2.0-s verzió specifikációja. Az Ethernet alapú IEEE 802.3 szabványt fejlesztették ki.
A munka alapelvei
¨ busz topológia logikai szinten;
¨ a hálózatra csatlakoztatott összes eszköz egyenlő, pl. bármely állomás bármikor elindíthatja az adást (ha az átviteli közeg szabad);
¨ egy állomás által továbbított adatok a hálózat összes állomása számára elérhetők.
