Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Топология «звезда»

В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому коммутатором (концентратором, хабом), который находится в центре сети (рис 3). В функции коммутатора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - значительно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность коммутатора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, коммутатор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

 

Рис. 3. Схема подключения компьютеров по схеме «звезда»

 

Топология «кольцо»

В информационно вычислительных сетях с кольцевой конфигурацией дан     ные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении (рис 4). Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, в частности дублирование кольца, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями.

Поскольку такое дублирование повышает надёжность системы, данный стандарт с успехом применяется в магистральных каналах связи.

Данная физическая топология с успехом реализуется в сетях, созданных с использованием технологии FDDI.

Рис. 4. Схема подключения компьютеров по схеме «кольцо»

 

FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — распределённый волоконный интерфейс данных) - стандарт передачи данных в локальной сети, протяжённостью до 200 километров.

Полносвязная топология

Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными (рис 5). Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одному из приведенных выше требований. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях.

Рис. 5.Схема подключения компьютеров по схеме «полносвязная топология»

Ячеистая топология

Ячеистая топология (англ. mesh-ячейка сети) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рис 6). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Рис.6. Схема подключения компьютеров по схеме «ячеистая топология»

 

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерен симбиоз различных топологий. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Топология «дерево»

 

Такая топология является смешанной, здесь взаимодействуют системы с раз

личными топологиями. Такой способ смешанной топологии чаще всего применяется при построении ЛВС с небольшим количеством сетевых устройств, а также при создании корпоративных ЛВС. Данная топология совмещает в себе относительно низкую себестоимость и достаточно высокое быстродействие, особенно при использовании различных сред передачи данных - сочетании медных кабельных систем, ВОЛС, а также применяя управляемые коммутаторы.

Рис. 7. Схема подключения компьютеров по схеме «дерево»

 

VLAN представляет собой логически (программно) обособленный сегмент основной сети. Обмен данными происходит только в пределах одной VLAN. Сетевые устройства разных VLAN не видят друг друга. Самое главное, что из одной VLAN в другую не передаются широковещательные сообщения.

Рис. 8. Пример построения VLAN

 

Агрегация каналов (англ. Link aggregation, trunking) или IEEE 802.3ad – технология объединения нескольких физических каналов в один логический. Это способствует не только значительному увеличению пропускной способности магистральных каналов коммутатор-коммутатор или коммутатор-сервер, но и повышению их надежности.

В соответствии со стандартом IEEE 802.lQ номер VLAN передается в специальном поле кадра Ethernet, которое носит название TAG. Поэтому пакеты, содержащие такое поле, стали называть тегированными (англ. tagged), а пакеты без этого поля — не тегированными (англ. untagged). Поле TAG включает в себя данные QoS (поэтому все пакеты, содержащие информацию о качестве обслуживания, являются тегированными) и номер VLAN, на который отведено 12бит. Таким образом, максимально возможное число VLAN составляет 4096.

Основы передачи данных

 

Основные определения

Данные – сведения, представленные в определенной знаковой системе и на определенном материальном носителе для обеспечения возможностей хранения, передачи, приема и обработки.

 Информация – это данные, сопровождающиеся смысловой нагрузкой, помещенные в некоторый контекст; данные, как-либо оцениваемые приёмником информации (в частном случае, это может быть человек, малая группа). Как правило, получение информации связывают с уменьшением неопределенности существующего выбора; ответ на какой-либо заданный либо подразумеваемый вопрос. (При этом то, что для одних личностей (или с одной точки зрения) может быть данными, для других вполне может быть информацией).

Связь – техническая база, обеспечивающая передачу и прием данных между удаленными друг от друга людьми или устройствами. Аналогия между связью и данными такая же, как у транспорта и перевозимого груза. Средства связи не нужны, если нет данных, как не нужны транспортные средства при отсутствии груза.

Сообщение – форма представления данных, удобная для передачи на расстояние. Различают оптические (телеграмма, письмо, фотография, видео и т.п.) и звуковые (речь, музыка) сообщения. Документальные сообщения наносятся и хранятся на определенных носителях, чаще всего на бумаге. Сообщения, предназначенные для обработки на компьютерах (ЭВМ), чаще всего называют просто данными.

Информационный параметр сообщения – параметр, в изменении которого «заложена» информация. Для звуковых сообщений информационным параметром является мгновенное значение звукового давления, для неподвижных изображений - коэффициент отражения, для подвижных - яркость свечения участков экрана. По характеру изменения информационных параметров различают непрерывные и дискретные сообщения.

Сигнал – физический процесс, отображающий передаваемое сообщение. Отображение сообщения обеспечивается изменением какой-либо физической величины, характеризующей процесс. Эта величина является информационным параметром сигнала. Сигналы, как и сообщения, могут быть непрерывными и дискретными. Информационный параметр непрерывного сигнала с течением времени может принимать любые мгновенные значения в определенных пределах. Непрерывный сигнал часто называют аналоговым. Дискретный сигнал характеризуется конечным числом значений информационного параметра. Часто этот параметр принимает всего два значения. На рис 12 показаны виды аналогового и дискретного сигналов.

Рис.12. Виды сигналов: а - аналогового, б – дискретного

 

В дальнейшем будем рассматривать принципы и средства связи, основанные на использовании электрических сигналов в качестве переносчиков сообщений. Выбор данного типа сигналов для переноса сообщений на расстояние обусловлен их высокой скоростью распространения (около 300 000 км/с).

 

3.1 Методы доступа к среде передачи данных

 

Представим себе сеть, в которой всем устройствам позволено функционировать безо всяких правил получения доступа к среде передачи. Если бы все устройства передавали сигналы по мере готовности данных, эти передачи иногда совпадали бы во времени. В результате наложения сигналы исказились бы и произошла бы потеря передаваемых данных (рис 13). Такая ситуация называется коллизией (collision). Коллизии не позволяют организовать надежную и эффективную передачу информации между сетевыми объектами

Коллизии распространяются на физические сегменты сети, к которым подключаются сетевые устройства. Такие соединения образуют единое пространство(домен) коллизий (collision domain), в котором влияние коллизий распространяется на всех ее участников. Для уменьшения размеров пространств коллизий путем сегментации физической сети можно использовать мосты и другие сетевые устройства, обладающие функциями фильтрации трафика на канальном уровне. Сеть не может нормально работать до тех пор, пока все ее объекты не смогут контролировать коллизии, управлять ими, устранять или хотя бы ослаблять их влияние. Логические топологии используют специальные правила, управляющие разрешением на передачу сигналов данных другим сетевым объектам. Процесс управления называется доступом к среде передачи данных.

 

Рис. 13. Возникновение коллизии

 

Уменьшить число коллизий или интерференции (наложения) одновременных сигналов можно различными методами. Существуют стандартные методы доступа к среде передачи, описывающие правила, в соответствии с которыми осуществляется управление разрешением на передачу информации для сетевых устройств: состязание, передача маркера и опрос. В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD). Принято говорить, что кабель, к которому подключены все узлы, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access, MA). Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом узла назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все узлы, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и тот узел, который узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес узла-источника также включен в исходный кадр, поэтому получатель знает, кому нужно послать ответ.

При описанном подходе возможна ситуация, когда два узла одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю. Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающий узел слушает кабель (то есть принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то узел откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Но даже при таком алгоритме два узла одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению информации.

Чтобы корректно обработать коллизию, все узлы одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности немедленного обнаружения коллизии всеми узлами сети, ситуация коллизии усиливается посылкой в сеть узлами, начавшими передачу своих кадров, специальной последовательности битов, называемой jam-последовательностью.

После обнаружения коллизии передающий узел обязан прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра. Каждый узел, который передавал кадр и столкнулся с коллизией, после некоторой задержки пытается повторно передать свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи. Величина задержки выбирается как равномерно распределенное случайное число из интервала, длина которого экспоненциально увеличивается с каждой попыткой. Такой алгоритм выбора величины задержки снижает вероятность коллизий и уменьшает интенсивность выдачи кадров в сеть при ее высокой загрузке.

Линии и каналы связи

Существующие типы линий связи в зависимости от используемой среды распространения сигналов принято делить на проводные и линии в атмосфере (радиолинии).

К линиям связи предъявляются следующие основные требования:

· осуществление связи на практически требуемые расстояния;

· широкополосность и пригодность для передачи различных видов сообщений;

· защищенность цепей от взаимных влияний и внешних помех, а также от физических воздействий (атмосферных явлений, коррозии и пр.);

· стабильность параметров линии, устойчивость и надежность связи;

· экономичность системы связи в целом.

Кабельные линии связи

Кабельные линии связи (кабели связи) образованы проводами с изоляционными покрытиями, помещенными в защитные оболочки. По конструкции и взаимному расположению проводников различают симметричные и коаксиальные кабели связи.

 Симметричная цепь состоит из двух совершенно одинаковых в элек-трическом и конструктивном отношениях изолированных проводников. В зарубежных источниках симметричные кабели часто называют «витая пара» (TP - twisted pair). Различают экранированные (shielded) и неэкранированные (unshielded) симметричные кабели.

Коаксиальная цепь представляет собой два цилиндра с совмещенной осью, причем один цилиндр – сплошной внутренний проводник, концентрически расположен внутри другого, полого цилиндра (внешнего проводника). Проводники изолированы друг от друга диэлектрическим материалом.

Радиолинии связи

Линия радиосвязи может состоять из двух оконечных станций. Типичным примером таких радиолиний являются линии сетей передачи сообщений массового характера (сети телевизионного и радиовещания). Радиолиния может содержать несколько промежуточных пере приёмных станций. Так строятся линии радиорелейных систем передачи.

Радиоволны, излучаемые передающей антенной, прежде чем попасть в приемную антенну, проходят в общем случае сложный путь. На величину напряженности поля в точке приема оказывает влияние множество факторов. Основные из них:

• отражение электромагнитных волн от поверхности Земли;

• преломление (отражение) в ионизированных слоях атмосферы (ионо-сфере);

• рассеяние на диэлектрических неоднородностях нижних слоев атмосферы (тропосфере);

• дифракция на сферической выпуклости Земли

3.4 Физические среды передачи данных информационно- вычислительных сетей.

 

В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей.

 Коммутационный шнур, коммутационный кабель или патч-корд (от англ. patching cord – соединительный шнур) – одна из составных частей структурированной кабельной системы. Представляет собой электрический кабель для подключения одного электрического устройства к другому. Может быть любых типов и размеров, на одном или обоих концах кабеля обязательно присутствуют соответствующие соединяемым устройствам коннекторы.

Кроссовер – разновидность патч-корда витой пары, используемого в компьютерных сетях. Особенностью является перекрестное (кроссовое) соединение концов кабеля с коннекторами. Применяется для соединения однотипных сетевых устройств: ПК-ПК, свитч-свитч и т.п. Следует заметить, что многие современные устройства автоматически определяют тип патч-корда (прямой или кроссовый), и могут совместно работать на любом из типов кабеля.

Кабели на основе экранированной витой пары

Экранированная витая пара STP (англ. Shielded Twisted Pair) хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что защищает, в свою очередь, пользователей сетей от вредного для здоровья излучения, (рис 16). Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку, так как требует выполнения качественного заземления.

                                             Рис.16. кабель типа STP                             

Кабели на основе неэкранированной витой пары

Медный неэкранированный кабель UTP (англ. Unshielded Twisted Pair) в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий (Category 1 – Category 5). Кабели категорий 1 и 2 были определены в стандарте EIA/TIA-568, но в стандарт 568B уже не вошли, как устаревшие.

Рис. 17.кабель UTP 5 кат

    Волоконно-оптические кабели

Волоконно-оптические кабели состоят из центрального проводника света (сердцевины) – стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла - оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления, чем сердцевина. Распространяясь по сердцевине, лучи света не выходят за ее пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки.

Рис.18. Волоконно-оптический кабель

Методы коммутации

 

 Коммутация – процесс соединения абонентов коммуникационной сети через транзитные узлы. Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс-аппараты или телефонные собеседники.

Сетевой коммутатор или свитч, свич (жарг. от англ. switch— переключатель) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как много портовые мосты. Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые.

Абоненты соединяются с коммутаторами индивидуальными линиями связи, каждая из которых используется в любой момент времени только одним, закрепленным за этой линией абонентом. Между коммутаторами линии связи разделяются несколькими абонентами, то есть используются совместно (распределённые линии).

Существуют три принципиально различные схемы коммутации абонентов в сетях: коммутация каналов (circuit switching), коммутация пакетов (packet switching) и коммутация сообщений (message switching).

Рис.21.Общая структура сети с коммутацией узлов (абонентов)

 

Коммутация каналов подразумевает образование непрерывного составного физического канала из последовательно соединенных отдельных канальных участ ков для прямой передачи данных между узлами. Отдельные каналы соединяются между собой специальной аппаратурой - коммутаторами, которые могут устанавливать связи между любыми конечными узлами сети. В сети с коммутацией каналов перед передачей данных всегда необходимо выполнить процедуру установления соединения, в процессе которой и создается составной канал.

Например, если сеть, изображенная на рис 21, работает по технологии коммутации каналов, то узел (абонент) 1, чтобы передать данные узлу (абоненту) 6, прежде всего, должен передать специальный запрос на установление соединения коммутатору А, указав адрес назначения 6. Коммутатор А должен выбрать маршрут образования составного канала, а затем передать запрос следующему коммутатору, в данном случае В. Затем коммутатор В передает запрос коммутатору Б, далее коммутатор Б передаёт запрос коммутатору Г, а тот, в свою очередь, передает запрос узлу (абоненту). Если узел (абонент) 6 принимает запрос на установление соединения, он направляет по уже установленному каналу ответ исходному узлу, после чего составной канал считается скоммутированным и узлы 1 и 6 могут обмениваться по нему данными, например, вести телефонный разговор.

Коммутация пакетов – это техника коммутации абонентов, которая была специально разработана для эффективной передачи компьютерного трафика.

При коммутации пакетов все передаваемые пользователем сети сообщения разбиваются в исходном узле на сравнительно небольшие части, называемые пакетами. Сообщения могут иметь произвольную длину, от нескольких байт до многих мегабайт.. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация, необходимая для доставки пакета узлу назначения, а также номер пакета, который будет использоваться узлом назначения для сборки сообщения (рис 22). Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Коммутаторы сети принимают пакеты от конечных узлов и на основании адресной информации передают их друг другу, а в конечном итоге - узлу назначения.

 

Рис.22. Разбиение сообщения на пакеты

Коммутаторы пакетной сети отличаются от коммутаторов каналов тем, что они имеют внутреннюю буферную память для временного хранения пакетов, если выходной порт коммутатора в момент принятия пакета занят передачей другого пакета. В этом случае пакет находится некоторое время в очереди пакетов в буферной памяти выходного порта, а когда до него дойдет очередь, то он передается следующему коммутатору. Такая схема передачи данных позволяет сглаживать пульсации трафика на магистральных связях между коммутаторами и тем самым использовать их наиболее эффективным образом для повышения пропускной способности сети в целом.

Коммутация сообщений

Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера (рис 23). Сообщение в отличие от пакета имеет произвольную длину, которая определяется не n технологическими соображениями, а содержанием информации, составляющей сообщение. Например, сообщением может быть текстовый документ, файл с кодом программы, электронное письмо.

Рис. 23. Коммутация сообщений

 

Транзитные компьютеры могут соединяться между собой как сетью с коммутацией пакетов, так и сетью с коммутацией каналов. Сообщение хранится в транзитном компьютере на диске, причем время хранения может быть достаточно большим, если компьютер загружен другими работами или сеть временно перегружена.

По такой схеме обычно передаются сообщения, не требующие немедленного ответа, чаще всего сообщения электронной почты. Режим передачи с промежуточным хранением на диске называется режимом «хранение-и-передача» (store-and-forward).

3.6.3 Мультиплексирование

 

Коммутаторы, а также соединяющие их каналы должны обеспечивать одновременную передачу данных нескольких абонентских каналов. Для этого они должны быть высокоскоростными и поддерживать какую-либо технику мультиплексирования абонентских каналов.

Мультиплексирование (англ. multiplexing, muxing)— уплотнение канала, т.е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу, при помощи устройства под названием мультиплексор.

Мультиплексор — комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Может быть реализован как аппаратно так и программно.

Мультиплексоры обозначают сочетанием MUX (от англ. multiplexor), а также MS (от англ. multiplexor selector).

Технология TDM

Мультиплексирование с разделением времени (англ. Time Division Multiplexing, TDM) – технология аналогового или цифрового мультиплексирования в котором два и более сигнала или битовых потока передаются одновременно как подканалы в одном коммуникационном канале. Передача данных в таком канале разделена на временные интервалы (таймслоты) фиксированной длины, отдельные для каждого канала

Аппаратура TDM-сетей (мультиплексоры, коммутаторы, демультиплексоры) - работает в режиме разделения времени, поочередно обслуживая в течение цикла своей работы все абонентские каналы. Цикл работы оборудования TDM равен 125 мкс, что соответствует периоду следования замеров голоса в цифровом абонентском канале. Это значит, что мультиплексор или коммутатор успевает вовремя обслужить любой абонентский канал и передать его очередной замер далее по сети. Каждому соединению выделяется один квант времени цикла работы аппаратуры, называемый также тайм-слотом. Длительность тайм-слота зависит от числа абонентских каналов, обслуживаемых мультиплексором TDM или коммутатором.

В зависимости от направления возможной передачи данных способы передачи данных по линии связи делятся на следующие типы:

· симплексный – передача осуществляется по линии связи только в одном направлении;

· полудуплексный – передача ведется в обоих направлениях, но попеременно во времени;

· дуплексный – передача ведется одновременно в двух направлениях.

 

Технология РОN

Сеть PON – это пассивная оптическая сеть, которая использует пассивные оптические разветвители (сплиттеры) и оптические волновые мультиплексоры для концентрации абонентского трафика с множественным подключением або нентов к одному волокну. Система PON позволяет существенно уменьшить число оптических портов в узле доступа оператора и использовать кабельную систему с оптическими кабелями малой жильности. В то же время, технология PON дает возможность мультисервисного абонентского подключения (Triple Play) с гарантией качества сервисов.

В мире разработаны различные стандарты для сетей PON:

· EPON, он же GEPON, он же Ethernet PON;

· BPON – широкополосный (Broadband) PON на основе протокола ATM

· GPON – мультигигабитный PON на основе протокола GFP (не путать с протоколом GEPON).

В мире наиболее распространены технологии EPON (GEPON) и GPON. В странах Азиатско-Тихоокеанского региона (Япония, Китай, Корея и др.) развивают EPON, при этом Triple Play услуги выглядят как «данные по IP», «видео по IP», «голос по IP». США делают ставку на GPON. Оборудование GPON позволяет увеличить концентрацию абонентов на одно волокно до 64. Однако из-за меньшего объема производства цены на оборудование GPON пока значительно выше, чем цены на EPON.

Технология PON позволяет с использованием одного волокна организовать пассивную оптическую сеть доступа для 32 узлов в радиусе 20 км, предоставляя Ethernet и до 4 Е1 в каждом узле. Одна из главных задач, стоящих перед современными телекоммуникационными сетями доступа – так называемая проблема «последней мили», предоставление как можно большей полосы пропускания индивидуальным и корпоративным абонентам при минимальных затратах.

Суть технологии PON заключается в том, что между центральным узлом и удаленными абонентскими узлами создается полностью пассивная оптическая сеть, имеющая топологию дерева. В промежуточных узлах дерева размещаются пассивные оптические разветвители (сплиттеры) – компактные устройства, не требующие питания и обслуживания.

 

Свойства сети PON

Технология GEPON, несмотря на меньшую скорость связи абонент-сеть, имеет ряд серьезных преимуществ перед технологией GPON, а именно:

1. Высокая эффективность использования полосы услугами ТВ.

GEPON использует стандартизированные IEEE механизмы предоставления широковещательных услуг: SCB (Single Copy Broadcast), IGMP Snooping, тогда как GPON доставляет трафик с помощью Unicast. Логично, что производители оборудования GPON реализуют функции multicast самостоятельной разработки, однако данная реализация неспособна обеспечить полную прозрачность сети на уровне «платформа – абонент» для протоколов multicast IEEE.

2.Эффективность «из конца-в-конец».

GEPON имеет симметричное соединение абонент-сеть, тогда как GPON имеет ассиметричную скорость соединения абонента сетью, что понижает эффективность использования портов на ядре сети.

3.Масштабируемость (возможность построения сетей любого масштаба), обеспечение совместимости с протоколами будущего (10GEPON)

Международные институты, занимающиеся стандартизацией технологий GEPON (IEEE) постоянно ведут модернизацию технологии и уже известен следующий шаг развития – 10GEPON, планируется его совместимость с уже построенными сетями GEPON.

 

 

ВОПРОСЫ:

1.Основными параметрами телефонного сигнала являются:

1)*мощность телефонного сигнала;

2)*коэффициент активности телефонного сообщения, т.е. отношение времени, в течение которого мощность сигнала на выходе канала превышает заданное пороговое значение, к общему времени занятия канала для разговора;

3) *динамический диапазон определяется выраженным в децибелах отношением максимальной и минимальной мощности сигнала;

4) *пик-фактор сигнала.

2. К основным характеристикам линий связи относятся:

1)*амплитудно-частотная характеристика;

2)*полоса пропускания;

3)*затухание;

4) *перекрестные наводки на ближнем конце линии.

3.Для цифрового кодирования используют (выбрать):

1) *потенциальные коды;

2) асинхронные коды;

3) *импульсные коды;

4) логические коды.

4.Сигнал, интенсивность которого в течение некоторого периода поддерживается на постоянном уровне, а затем изменяется также на постоянную величину

1) аналоговым 2)    *цифровым 3)    электрическим    4) статическим

5.Cигнал, интенсивность которого во времени изменяется постепенно называется

1) *аналоговым

2) цифровым

3) электрическим

4) статическим

6.Назовите динамический диапазон телевизионного вещания

1) *40 дБ;

2) 25 дБ;

3)50дБ;

4)30 дБ.

7.Передача единого блока данных между транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера – это ....

1) Коммутация каналов

2) Коммутация пакетов

3)*Коммутация сообщений

8. Сообщение как форма выражения (представления) информации, различается на:

1) *оптические сообщения;

2) *звуковые сообщения;

3) буквенные сообщения;

4) речевые сообщения;

9.Коммутаторы подразделяются на :

1) простые

2)сложные

3)*управляемые и неуправляемые.

10.Укажите стандарты для сетей PON:

1)*EPON

2)*BPON

3)*GPON

4.МОДЕЛИ СЕТЕВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

 

Представим себе средства сетевого взаимодействия в виде иерархически организованного множества модулей. При этом модули нижнего уровня могут, например, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня организуют транспортировку сообщений в пределах всей сети, пользуясь для этого средствами упомянутого нижележащего уровня.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.

Модули, реализующие протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными правилами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила принято называть интерфейсом. Интерфейс определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню. В сущности, протокол и интерфейс выражают одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили разные области действия: протоколы определяют правила взаимодействия модулей, предоставляющие пользователям доступ к различным службам - файловой, печати и т. п. одного уровня в разных узлах, а интерфейсы - модулей соседних уровней в одном узле.

Средства каждого уровня должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями (рис 24).

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Рис. 24. Пример взаимодействия двух узлов в сети.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней - как правило, чисто программными средствами.

4.1 Модель OSI

В начале 80-х годов международная организация по стандартизации (International Standardization Organization – ISO) разработала модель OSI, которая сыграла значительную роль в развитии сетей.

Эталонная модель OSI, иногда называемая стеком OSI представляет собой 7-уровневую сетевую иерархию.

горизонтальную модель на базе протоколов, обеспечивающую механизм взаимодействия программ и процессов на различных машинах;

вертикальную модель на основе услуг, обеспечиваемых соседними уровнями друг другу на одной машине;

В горизонтальной модели двум программам требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной – соседние уровни обмениваются данными с использованием интерфейсов API.  

Пусть, например, приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловой службе. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата. Обычное сообщение состоит из заголовка и поля данных. Заголовок содержит служебную информацию, которую необходимо передать через сеть прикладному уровню машины-адресата, чтобы сообщить ему, какую работу надо выполнить. В нашем случае заголовок, очевидно, должен содержать информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним выполнить. Поле данных сообщения может быть пустым или содержать какие-либо данные, например те, которые необходимо записать в удаленный файл. Но для того чтобы доставить эту информацию по назначению, предстоит решить еще много задач, ответственность за которые несут нижележащие уровни.

После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку представительному уровню. Протокол представительного уровня на основании информации, полученной из заголовка прикладного уровня, выполняет требуемые действия и добавляет к сообщению собственную служебную информацию – заголовок представительного уровня, в котором содержатся указания для протокола представительного уровня машины-адресата.

Полученное в результате сообщение передается вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок, и т. д. (Некоторые реализации протоколов помещают служебную информацию не только в начале сообщения в виде заголовка, но и в конце, в виде так называемого «концевика»).

Наконец, сообщение достигает нижнего, физического уровня, который собственно и передает его по линиям связи машине-адресату. К этому моменту сообщение «обрастает» заголовками всех уровней (рис 25).

Когда сообщение по сети поступает на машину – адресат, оно принимается ее физическим уровнем и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует и обрабатывает заголовок своего уровня, выполняя соответствующие данному уровню функции, а затем удаляет этот заголовок и передает сообщение вышележащему уровню.

 

Рис.25. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ISO/0SI)

 

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые операционной системой, системными утилитами, системными аппаратными средствами. Модель не включает средства взаимодействия приложений конечных пользователей. Свои собственные протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным средствам. Поэтому необходимо различать уровень взаимодействия приложений и прикладной уровень.

В модели OSI различаются два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить соединение и, возможно, выбрать некоторые параметры протокола, которые они будут использовать при обмене данными. После завершения диалога они должны разорвать это соединение.

Вторая группа протоколов – протоколы без предварительного установления соединения. Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово. При взаимодействии компьютеров используются протоколы обоих типов.

 

 

Модель TCP/IP

 

Для обеспечения сетевых взаимодействий между сетевыми объектами каждый из объектов должен понимать другой объект, говорить с ним на одном языке. Другими словами, сетевые объекты должны удовлетворять определенному протоколу, набору правил общения. Для реализации данного набора правил разработаны наборы, или стеки, взаимосвязанных и логически сгруппированных протоколов. Существует достаточно большое количество стеков протоколов, однако наиболее широкое распространение в настоящее время получили два: стек TCP/IP и стек IPX/SPX.

В недавнем прошлом, при построении локальных компьютерных сетей активно использовался стек протоколов IPX/SPX, поддерживаемый фирмой Novell. Он является базовым для операционных систем семейства NetWare, производимых Novell.

Структура IP-пакета

IP-пакет (IP-дейтаграмма) – форматированный блок информации, передаваемый по вычислительной сети. Соединения вычислительных сетей, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

В стеке TCP/IP определены четыре уровня. Каждый из них несет на себе некоторую долю нагрузки по решению основной задачи – организации надежной и производительной работы составной сети, части которой построены на основе разных сетевых технологий.

Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно (табл. 1).  
Соответствие уровней стека TCP/IP уровням ISO/OSI      Таблица 1

 

7	WWW, Gopher, WAIS	SNMP		FTP	Telnet	TFTP	SMTP	I
6
5	TCP				UDP			II
4
3	IP	ICMP	RIP		OSPF		ARP	III
2	не регламентируется: Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, PPP, FDDI, X.25, SLIP, Frame Relay...							IV
1
Уровни OSI								Уровни TCP/IP

Прикладной уровень

Прикладной уровень объединяет все службы, представляемые системой пользовательским приложениям. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент-сервер, базирующейся на протоколах нижних уровней.

В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и «не интересуются» способами передачи данных по сети. Этот уровень постоянно расширяется за счет присоединения к старым, прошедшим многолетнюю эксплуатацию сетевым службам типа Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, HTTP, новых служб, таких, например, как защищенный протокол передачи HTTPS.

Уровень сетевых интерфейсов

Идеологическим отличием архитектуры стека TCP/IP от многоуровневой организации других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня – уровня сетевых интерфейсов. Протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию в составную сеть других сетей, причем задача ставится так: сеть TCP/IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не использовала. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить раз и навсегда. Для каждой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. К таким интерфейсным средствам относится протокол инкапсуляции IP-пакетов межсетевого взаимодействия в кадры локальных технологий.

Уровень сетевых интерфейсов в протоколах TCP/IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей – это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей – протоколы соединений «точка-точка» SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, Frame Relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня.

Рассматривая многоуровневую архитектуру TCP/IP, можно выделить в ней, подобно архитектуре OSI (рис 28), уровни, функции которых зависят от конкретной технологической реализации сети, и уровни, функции которых ориентированы на работу только с приложениями и не зависят от технологий сети.

Протоколы прикладного уровня стека TCP/IP работают на компьютерах, выполняющих приложения пользователей. Даже полная смена сетевого оборудования в общем случае не должна влиять на работу приложений, если они получают доступ к сетевым возможностям через протоколы прикладного уровня.

Протоколы транспортного уровня уже более зависимы от сети, так как они реализуют интерфейс к уровням, непосредственно организующим передачу данных по сети. Однако подобно протоколам прикладного уровня, программные модули, реализующие протоколы транспортного уровня, устанавливаются только на конечных узлах.

Рис.28. Соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI

Протоколы двух нижних уровней являются сетезависимыми, программные модули протоколов межсетевого уровня и уровня сетевых интерфейсов устанавливаются как на конечных узла.

 

 

ВОПРОСЫ:

1.протокол, предназначенный для передачи файлов в компьютерных сетях.

1)  *FTP.     2)   IP.       3)    UDP.

2 Уровень, который объединяет все службы, представляемые системой пользовательским приложениям.

1)*Прикладной уровень

2) транспортный уровень

3) Сетевой уровень

3. протокол прикладного уровня передачи данных (изначально – в виде гипертекстовых документов).

1)*HTTP.

2) UDP

3) FTP

4.Уровень сетевой модели OSI для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы.

1). Прикладной уровень

2) Сетевой уровень

3) *транспортный уровень

5.Уровень, который служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей.

1) Прикладной уровень.

2) Сеансовый уровень.

3) *Сетевой уровень.

6.Уровень,который обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации.

1) Прикладной уровень.

2) Канальный.

3) *Сеансовый уровень.

7.Этот уровень определяет логическую топологию сети, правила получения доступа к среде передачи данных, решает вопросы, связанные с адресацией физических устройств в рамках логической сети и управлением передачей информации (синхронизация передачи и сервис соединений) между сетевыми устройствами.

1) Прикладной уровень.

2)Сеансовый уровень.

3)*Канальный уровень.

8.Двоичная запись IP адреса состоит из:

а) четырёх битного числа;

б) *четырёх байтного числа;

в) десятичных чисел.х составной сети, так и на маршрутизаторах.

Компоненты СКС

При создании СКС применяются: кабели, разъёмы, розетки и патч-корды используемые в вычислительных сетях. Вкратце напомним:

· медный неэкранированный кабель UTP (англ. Unshielded Twisted Pair) в зависимости от электрических и механических характеристик разделяется на 5 категорий (Category 1 - Category 5);

· экранированная витая пара STP (англ. Shielded Twisted Pair) хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что защищает, в свою очередь, пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Особое место занимают кабели категорий 6 и 7, которые промышленность начала выпускать сравнительно недавно. Для кабеля категории 6 характеристики определяются до частоты 200 МГц, а для кабелей категории 7 - до 600 МГц. Кабели категории 7 обязательно экранируются, причем как каждая пара, так и весь кабель в целом. Кабель категории 6 может быть как экранированным, так и неэкранированным. Основное назначение этих кабелей - поддержка высокоскоростных протоколов на отрезках кабеля большей длины, чем кабель UTP категории 5;

· 8P8C (8 Position 8 Contact), часто ошибочно называемый RJ45 или RJ-45— унифицированный разъём, используемый в телекоммуникациях, имеет 8 контактов и защёлку;

· информационные розетки, как правило, универсальные, служат точкой входа в кабельную систему для всей офисной техники, включающей не только компьютер и другие периферийные устройства, но и телефон (т.е. возможно подключение шнура с разъёмом RJ-11(12);

· коммутационная панель (кросс-панель, патч-панель) – одна из составных частей структурированной кабельной системы (СКС). Представляет из себя панель со множеством соединительных разъёмов, расположенных на лицевой стороне панели. На тыльной стороне панели находятся контакты, предназначенные для фиксированного соединения с кабелями, и соединённые с разъёмами электрически. Коммутационная панель относится к пассивному сетевому оборудованию. Коммутационные панели могут быть фиксированными или наборными. Если в первом случае, все разъемы выполняются однотипными, то в другом случае можно реализовать гибридную коммутационную панель, содержащую разъемы разных типов, в том числе медные типа RJ45 разной категорийности, волоконно-оптические разъемы различных типов, коаксиальные (например, типа BNC) и другие. Типы устанавливаемых видов разъемов зависят от вида решаемых задач. Наиболее распространенным видом данного вида устройств, в современных технологиях СКС, является 24-х портовая фиксированная коммутационная панель с неэкранированными разъемами RJ45 категории 5е или 6. С тыльной стороны панели располагаются так называемые IDC-разъемы (англ. Insulator Displacement Connector, разъем со смещением изоляции).

Рис.29. Элементы СКС

 

Коммутационный шнур, коммутационный кабель или патч-корд (от англ. patching cord— соединительный шнур) – одна из составных частей структурированной кабельной системы. Представляет собой электрический кабель для подключения одного электрического устройства к другому. Может быть любых типов и размеров, на одном или обоих концах кабеля обязательно присутствуют соответствующие соединяемым устройствам коннекторы.

 

Физическая структура ЛВС

Передача кадра Ethernet

Уточним основные параметры операций передачи и приема кадров Ethernet. Станция, которая хочет передать кадр, должна сначала с помощью MAC-узла упаковать данные в кадр соответствующего формата. Затем для предотвращения смешения сигналов с сигналами другой передающей станции, MAC-узел должен прослушивать электрические сигналы на кабеле и в случае обнаружения несущей частоты 10 МГц отложить передачу своего кадра. После окончания передачи по кабелю станция должна выждать небольшую дополнительную паузу, называемую межкадровым интервалом (interframe gap), что позволяет узлу назначения принять и обработать передаваемый кадр, и после этого начать передачу своего кадра. Одновременно с передачей битов кадра приемно-передающее устройство узла следит за принимаемыми по общему кабелю битами, чтобы вовремя обнаружить коллизию. Если коллизия не обнаружена, то передается весь кадр, поле чего MAC-уровень узла готов принять кадр из сети либо от LLC-уровня.

Если же фиксируется коллизия, то MAC-узел прекращает передачу кадра и посылает jam-последовательность, усиливающую состояние коллизии. После посылки в сеть jam-последовательности MAC-узел делает случайную паузу и повторно пытается передать свой кадр.

В случае повторных коллизий существует максимально возможное число попыток повторной передачи кадра, которое равно 16. При достижении этого предела фиксируется ошибка передачи кадра, сообщение о которой передается протоколу верхнего уровня.

Для того чтобы уменьшить интенсивность коллизий, каждый MAC-узел с каждой новой попыткой случайным образом увеличивает длительность паузы между попытками. Временное расписание длительности паузы определяется на основе усеченного двоичного экспоненциального алгоритма отсрочки. Пауза всегда составляет целое число так называемых интервалов отсрочки. Это время тесно связано с другим важным временным параметром сети - окном коллизий. Интервал отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая дополнительная величина задержки для гарантии:

интервал отсрочки = окно коллизий + дополнительная задержка

В стандартах IEEE 802.3 большинство временных интервалов измеряется в количестве межбитовых интервалов, величина которых для битовой скорости 10 Мб/с составляет 0.1 мкс и равна времени передачи одного бита.

Величина интервала отсрочки в стандарте IEEE 802.3 определена равной 512 битовым интервалам, и эта величина рассчитана для максимальной длины коаксиального кабеля в 2.5 км. Величина 512 определяет и минимальную длину кадра в 64 байта, так как при кадрах меньшей длины станция может передать кадр и не успеть заметить факт возникновения коллизии из-за того, что искажен ные коллизией сигналы дойдут до станции в наихудшем случае после завершения передачи. Такой кадр будет просто потерян. Время паузы после N-ой коллизии полагается равным L интервалам отсрочки, где L - случайное целое число, равномерно распределенное в диапазоне [0, 2N]. Величина диапазона растет только до 10 попытки (напомним, что их не может быть больше 16), а далее диапазон остается равным [0, 210], то есть [0, 1024].

 Интервал отсрочки (slot time) - это время, в течение которого станция гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии.

Окно коллизий (collision window) -равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми удаленными узлами сети - наихудшему случаю задержки, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия.

Технология Gigabit Ethernet

IEEE 802.11 (Wi-Fi)

IEEE 802.11 – набор стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне частотных диапазонов 2,4; 3,6 и 5 ГГц. Пользователям более известен по названию Wi-Fi, фактически являющийся брендом, предложенным и продвигаемым организацией Wi-Fi Alliance. «Wi-Fi» – торговая марка «Wi-Fi Alliance». Технологию назвали Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.

Проект стандарта IEEE 802.11g был утверждён в 2003г. Этот стандарт предусматривает использование диапазона частот 2,4 ГГц, обеспечивая скорость передачи 54 Мбит/с и превосходя, таким образом, стандарт IEEE 802.11b (который обеспечивает скорость передачи 11 Мбит/с). Кроме того, он гарантирует обратную совместимость со стандартом IEEE 802.11b. Обратная совместимость стандарта IEEE 802.11g может быть реализована в режиме модуляции DSSS, и тогда скорость передачи будет ограничена одиннадцатью мегабитами в секунду либо в режиме модуляции OFDM, при котором скорость составляет 54 Мбит/с.

Рис. 35 Беспроводной маршрутизатор DIR-300/NRU Wireless 150

Технология 3G

3G (от англ. third generation – «третье поколение»), технологии мобильной связи 3 поколения – набор услуг, который объединяет как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных.

Стандарт 3G был разработан Международным союзом электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) и носит название IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000). Основная цель — гармонизация систем третьего поколения для обеспечения глобального роуминга — в настоящее время труднодостижима, так как многие из них работают в разных стандартах: под аббревиатурой IMT-2000, объединены 5 стандартов, а именно:

· W-CDMA;

· CDMA2000;

· TD-CDMA/TD-SCDMA;

· DECT;

· UWC-136.

Из этих пяти только три первых – W-CDMA, CDMA2000 и TD-CDMA/TD-SCDMA обеспечивают полное покрытие в макро-, микро- и пикосотах, и поэтому фактически только они могут рассматриваться в качестве полноценных 3G-решений. В числе остальных стандартов, DECT используется, в частности, в беспроводных телефонах домашнего и офисного назначения. Кроме того, он может применяться для организации 3G хот-спотов с небольшой зоной обслуживания (с этой точки зрения его можно рассматривать в качестве подмножества "большой" 3G-сети). И, наконец, UWC-136 – это просто другое название технологии EDGE, которую обычно относят к 2,5G. В 2007 году к этому стандарту причислили и WiMax.

Наибольшее распространение в мире получили два стандарта: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (IMT-MC), в основе которых лежит одна и та же технология— CDMA (Code Division Multiple Access – множественный доступ с кодовым разделением каналов). Также возможно использование стандарта CDMA450.

Технология CDMA2000 обеспечивает эволюционный переход от узкополосных систем с кодовым разделением каналов IS-95 (американский стандарт цифровой сотовой связи второго поколения) к системам CDMA «третьего поколения» и получила наибольшее распространение на североамериканском континенте, а также в странах Азиатско-Тихоокеанского региона.

Технология UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service – универсальная система мобильной электросвязи) разработана для модернизации сетей GSM (европейского стандарта сотовой связи второго поколения), и получила широкое распространение не только в Европе, но и во многих других регионах мира.

Работа по стандартизации UMTS координируется международной группой 3GPP (Third Generation Partnership Project), а по стандартизации CDMA2000 – международной группой 3GPP2 (Third Generation Partnership Project 2), созданными и сосуществующими в рамках ITU.

В сетях 3G обеспечивается предоставление двух базовых услуг: передача данных и передача голоса. Согласно регламентам ITU (International Telecommunications Union) – Международный Союз Электросвязи) сети 3G должны поддерживать следующие скорости передачи данных:

· для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) – не менее 144 кбит/с;

· для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч)— 384 кбит/с;

· для неподвижных объектов— 2,048 кбит/с.

Технология HSDPA

HSDPA (англ. High-Speed Downlink Packet Access – высокоскоростная пакетная передача данных от базовой станции к мобильному телефону) – стандарт мобильной связи, рассматривается специалистами как один из переходных этапов миграции к технологиям мобильной связи четвёртого поколения (4G). Максимальная теоретическая скорость передачи данных по стандарту составляет 14,4 Мбит/сек, практически же достижимая скорость в существующих сетях обычно не превышает 4 Мбит/сек.

Технология 4G

4G – перспективное (четвёртое) поколение мобильной связи, характеризующееся высокой скоростью передачи данных и повышенным качеством голосовой связи. К четвёртому поколению принято относить перспективные технологии, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью, превышающей 100 Мбит/с.

В отличие от 3G, стандартизованного Международным союзом электросвязи как IMT-2000, общепринятого определения для 4G по состоянию на 2009 г. не существует. Сторонники технологии WiMax иногда утверждают, что WiMax относится к четвёртому поколению мобильной связи, однако такой взгляд не является общепринятым, так как стандарт не обладает функционалом телефонной связи, а является одной из многочисленных технологий беспроводного широкополосной передачи данных.

Long Term Evolution (LTE) – стандарт сотовой связи, позволяющий передавать и принимать информацию на скорости 100-326 Мбит/с. Для сетей LTE используются диапазоны 760-870 МГц и 2000 МГц. Технология LTE должна прийти на смену сетям сотовой связи третьего поколения (3G). Технология Long Term Evolution, как ожидается, приведет к появлению качественно новых мобильных сервисов: пользователи смогут здесь и сейчас получать высококачественное видео, работать с интерактивными службами.

 

5.4. Коммутаторы локальных сетей

Как отмечалось ранее, изначально коммутатор представлял собой многопортовый мост и также функционировал на канальном уровне модели OSI. Основное отличие коммутатора от моста заключалось в том, что он мог устанавливать одновременно несколько соединений между разными парами портов. При передаче пакета через коммутатор в нем создавался отдельный виртуальный (либо реальный, в зависимости от архитектуры) канал, по которому данные пересылались «напрямую» от порта-источника к порту-получателю с максимально возможной для используемой технологии скоростью. Такой принцип работы получил название микросегментация (рис 36). Благодаря микросегментации, коммутаторы получили возможность функционировать в режиме полного дуплекса (full duplex), что позволяло каждой рабочей станции одновременно передавать и принимать данные, используя всю полосу пропускания в обоих направлениях. Станции не приходилось конкурировать за полосу пропускания с другими устройствами, в результате чего не происходили коллизии, и повышалась производительность сети.

Рис. 36. Микросегментация

В настоящее время коммутаторы являются основным строительным блоком для создания локальных сетей. Современные коммутаторы Ethernet превратились в интеллектуальные устройства со специализированными процессорами для обработки и перенаправления пакетов на высоких скоростях и реализации таких функций, как организация резервирования и повышения отказоустойчивости сети, агрегирование каналов, создание виртуальных локальных сетей (VLAN), маршрутизация, управление качеством обслуживания (Quality of Service, QoS), обеспечение безопасности и многих других. Также усовершенствовались функции управления коммутаторов, благодаря чему системные администраторы получили удобные средства настройки сетевых параметров, мониторинга и анализа трафика.

С появлением стандарта IEEE 802.3af-2003 PoE, описывающего технологию передачи питания по Ethernet (Power over Ethernet, PoE), разработчики начали встраивать его поддержку в коммутаторы, что позволило использовать их в качестве питающих устройств для IP-телефонов, Интернет-камер, беспроводных точек доступа и другого оборудования.

Повышение потребностей заказчиков и тенденции рынка стимулируют разработчиков коммутаторов более или менее регулярно расширять аппаратные и функциональные возможности производимых устройств, позволяющие развертывать в локальных сетях новые услуги, повышать их надежность, управляемость и защищенность.

Коммутаторы локальной сети можно классифицировать по возможности управления. Существует три следующих категории, на которые можно разбить коммутаторы:

· неуправляемые коммутаторы;

· управляемые коммутаторы;

· настраиваемые коммутаторы.

Неуправляемые коммутаторы не поддерживают возможности управления и обновления программного обеспечения.

Управляемые коммутаторы являются сложными устройствами, позволяющими выполнять расширенный набор функций 2 и 3 уровня модели OSI. Управление коммутаторами может осуществляться посредством Web-интерфейса, командной строки (CLI), протокола SNMP, Telnet и т.д.

Настраиваемые коммутаторы занимают промежуточную позицию между ними. Они предоставляют пользователям возможность настраивать определенные параметры сети с помощью интуитивно понятных средств управления, например Web-интерфейса.

Коммутаторы локальных сетей можно классифицировать в соответствии с уровнями модели OSI, на которых они передают, фильтруют и коммутируют кадры.

 

Адресация

6.1. Типы адресов стека TCP/IP

Распознаются объекты компьютерной сети с помощью адресации. Канальный уровень имеет дело только с физическими адресами устройств (иногда называются также МАС-адресами). Физические адреса устройств – это уникальные адреса оборудования. Чаще всего они назначаются производителями оборудования, которые используют адреса, закрепленные за ними стандартизирующей организацией. Формат адреса зависит oт используемого метода доступа к среде передачи.

Хотя сетевые компьютеры могут быть идентифицированы по их физическим адресам, фактическая доставка данных в локальной сети обычно осуществляется передачей фрейма всем сетевым устройствам. Каждое устройство читает физический адрес фрейма, и если его физический адрес соответствует адресу во фрейме, забирает данные. Все другие устройства игнорируют остальную часть фрейма. Физические адреса устройств используются мостами (маршрутизаторами) для выборочного повтора сигналов данных на раздельных сегментах среды передачи. Кроме того в любых сетях, в том числе и в TCP/IP, необходимо идентифицировать отдельные, взаимодействующие между собой устройства и программы.

В стеке TCP/IP используется три типа адресов:

1. Локальный (физический, аппаратный адрес, МАС-адрес) – тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, которая является элементом составной интерсети. Адрес имеет формат 6 байт и назначается производителем оборудования и является уникальным.

2. IP-адрес (читается как айпи-адрес) – представляет собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передаёт пакеты между сетями. IP - это основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. IP версии 4 (IPv4) занимает 4 байта, например, 192.168.17.25. Если IPX/IPX использует MAC-адреса канального уровня, то IP-адресация - это самостоятельная, независимая от технологий канального уровня, система адресации. Это было сделано преднамеренно, так как TCP/IP предназначался изначально для объединения локальных сетей, использующих разнообразные технологии передачи данных, и, следовательно, нужна была самостоятельная система адресации, позволяющая уникально идентифицировать любой компьютер в глобальном масштабе. IP-адреса назначаются администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизатора в ручную или с помощью протокола DHCP.

3. Символьно-доменное имя (expertise.dlink.com.tw). Символьные имена разделяются точками.

 

В терминологии TCP/IP под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной интерсети. В разных подсетях допустимы разные сетевые технологии, разные стеки протоколов, по этому при создании стека TCP/IP предполагалось наличие разных типов локальных адресов. Если подсетью интерсети является локальная сеть, то локальный адрес – это МАС-адрес.

МАС-адрес назначается сетевым адаптерам и сетевым интерфейсам маршрутизаторов. МАС - адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными, так как управляются централизованно. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС - адрес имеет формат 6 байт, например 00-1F-16-06-57-06. Однако протокол IP может работать и над протоколами более высокого уровня, например над протоколом IPX или Х.25. В этом случае локальными адресами для протокола IP соответственно будут адреса IPX и Х.25. Следует учесть, что компьютер в локальной сети может иметь несколько локальных адресов даже при одном сетевом адаптере. Некоторые сетевые устройства не имеют локальных адресов. Например, к таким устройствам относятся глобальные порты маршрутизаторов, предназначенные для соединений типа «точка-точка».

 IP –адресация

IP-адреса (Ipv4) представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. Эти адреса состоят из 4 байт, например 109.26.17.100. IP-адрес назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Internet Network Information Center, InterNIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно поставщики услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений InterNIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

IP-адрес состоит из двух частей:

· номер сети – выбирается администратором произвольно или назначается службой InterNic (Internet Network Information Center), если подсеть должна работать как составная часть Internet, Поставщики услуг Internet (или провайдеры) получают диапазоны IP-адресов, а затем распределяется между абонентами сети. IP — не зависит от локального адреса компьютера;

· номер узла в сети – назначается независимо от локального адреса узла.

IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. Маршрутизатор по определению входит сразу в несколько сетей. Поэтому каждый порт маршрутизатора имеет собственный IP-адрес. Конечный узел также может входить в несколько IP-сетей. В этом случае компьютер должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей.

Если адрес начинается с 0 (а мы помним, что 0=БИТ), то сеть относят к классу А и номер сети занимает 1 байт, номер узла 3 байта. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. Таких сетей немного, зато количество узлов в них может достигать 2^24.

Если первые два бита равны 10, то сеть относится к классу В. Является сетью средних размеров, максимальное количество узлов в которой равняется 2¹⁶.

Если адрес начинается последовательностью 110, то он относится к классу С, количество узлов в котором равняется 2⁸.

Если адрес начинается последовательностью 1110, то это сеть класса D. Она означает групповой адрес—Multicast. Технология IP Multicast использует адреса с 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Поддерживается статическая и динамическая адресация. Примером статических адресов являются 224.0.0.1 — адрес группы, включающей в себя все узлы локальной сети, 224.0.0.2 — все маршрутизаторы локальной сети. Диапазон адресов с 224.0.0.0 по 224.0.0.255 зарезервирован для протоколов маршрутизации и других низкоуровневых протоколов поддержки групповой адресации. Остальные адреса динамически используются приложениями.

Рис.37. Классификация IP-адресов

Если адрес начинается с 11110, то эта сеть относится к классу Е. Адреса этого класса зарезервированы для будущего применения.

Протокол IP предполагает наличие адресов, которые трактуются особым образом. К ним относятся следующие:

1. адреса, значение первого октета которых равно 127. Пакеты, направленные по такому адресу, реально не передаются в сеть, а обрабатываются программным обеспечением узла-отправителя. Таким образом, узел может напра вить данные самому себе. Этот подход очень удобен для тестирования сетевого программного обеспечения в условиях, когда нет возможности подключиться к сети. 127.0.0.1 – этот адрес имеет название loopback;

2. адрес 255.255.255.255. Пакет, в назначении которого стоит адрес 255.255.255.255, должен рассылаться всем узлам сети, в которой находится источник. Такой вид рассылки называется ограниченным широковещанием. В двоичной форме этот адрес имеет вид 11111111 11111111 11111111 11111111;

3. адрес 0.0.0.0. Он используется в служебных целях и трактуется как адрес того узла, который сгенерировал пакет. Двоичное представление этого адреса 00000000 00000000 00000000 00000000.

Дополнительно особым образом интерпретируются адреса:

· содержащие 0 во всех двоичных разрядах поля номера узла; такие IP-адреса используются для записи адресов сетей в целом;

· содержащие 1 во всех двоичных разрядах поля номера узла; такие IP-адреса являются широковещательными адресами для сетей, номера которых определяются этими адресами.

Таблица 2.
Классы сетевых адресов

Класс	Первые биты	Наименьший номер сети	Наибольший номер сети	Максимальное число узлов в сети
A	0	1.0.0.0	126.0.0.0	224
B	10	128.0.0.0	191.255.0.0	216
C	110	192.0.0.0	223.255.255.0	28
D	1110	224.0.0.0	239.255.255.255	Multicast
E	11110	240.0.0.0	247.255.555.555	Зарезервирован

 

Сервис приложений

Сервис приложений – это вид сетевого сервиса, который запускает программы для сетевых клиентов. Сервис приложений дает возможность пользователям совместно использовать не только данные (как в файловом сервисе), но и вычислительную мощность сервера. Задача сервиса приложений – координация оборудования и программного обеспечения для работы приложений и утилит на наиболее подходящей платформе.

Главные преимущества сервиса приложений – специализация серверов, расширяемость и развитие. Сервер приложений, если он выделен для выполнения конкретных задач, может быть оптимизирован для их решения за счет использования специализированного оборудования. В результате увеличивается быстродействие, повышается надежность и появляется возможность лучше организовывать контроль целостности и защиты данных. Одним из наиболее распространенных видов серверов приложений являются базы данных «клиент-сервер».

Немаловажна и возможность наращивания вычислительной мощности сервера приложений, так как это приводит к одновременному увеличению производительности всех клиентов. Сетевой сервис приложений может обеспечить недорогие варианты наращивания вычислительной мощности. Преимущества расширяемости и развития зависят от возможности применения той же операционной системы и приложений на новом компьютере или, наоборот, тех же приложений в новой операционной системе. При этом может не потребоваться обновление аппаратных и программных средств клиента, так как увеличение производительности всей системы достигается увеличением производительности только одного ее компонента – сервера.

 Сервис баз данных

Сервис баз данных предназначен для организации централизованного хранения, поиска и обеспечения защиты данных. Этот сервис обеспечивает хранение, восстановление и поиск информации в базах данных на серверах, позволяя сетевым клиентам управлять данными и их представлением. Приложения баз данных, позволяющие клиентам запрашивать данные у специализированных серверов, называются базами данных «клиент-сервер». Приложения баз данных «клиент-сервер» распределяют и оптимизируют задачи, составляющие процесс запроса и предоставления данных.

Этот сервис реализуется серверами баз данных и программно-аппаратными комплексами.

 Тиражирование (репликация)

Информация из локальных баз данных обычно извлекается намного быстрее, чем из удаленных, так как для этого используется высокоскоростная локальная сеть и не загружаются каналы удаленного доступа. Поэтому пользователи предпочитают работать с локальными данными. Чтобы обеспечить такую возможность, нужно создать несколько копий наборов данных и расположить их в непосредственной близости от потребителей этой информации. Но если существует более одной копии базы данных, возникает проблема синхронизации изменений, вносимых в эту базу, – содержимое всех копий должно быть идентичным.

Тиражирование (replication) создает и синхронизирует несколько копий базы данных в сети. В настоящее время программное обеспечение баз данных использует два метода синхронизации реплицированных данных:

· тиражирование главной базы данных. Все изменения вносятся только в главную базу данных, а СУБД обеспечивает внесение изменений, записанных в главную базу, во все ее копии;

· тиражирование локальных баз данных. Ответственность за запись дополнений и изменений возлагается на локальные базы данных. Локальная часть СУБД вносит изменения в свою локальную базу, а затем должна скоординировать внесенные дополнения и изменения со всеми остальными копиями.

 Система управления базами данных (СУБД) – специализированная про-грамма (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных.

ВОПРОСЫ:

1. СКС не включает в себя (выбрать):

1) *кабельная система;

2) *распределительные устройства (кросс-панель и пр.);

3) коммутаторы;

4) персональные компьютеры;

2. К стандартам безопасности технологии WiFi относятся (выбрать) :

1) *WEP;

2) WPE;

3) WAP;

4) WPA.

3. Стандарт IEEE 802.3ad описывает технологию :

1) *объединения нескольких физических каналов в один логический;

2) объединение нескольких VLAN в один физический канал ;

3) резервирование нескольких логических каналов

4. Конструктивно кабели различают (выбрать):

1) *симметричные;

2) *не симметричные;

3) *коаксиальные;

4) без оболочные;

5. UTP – это :

1) *симметричный не экранированный кабель;

2) асимметричный не экранированный кабель;

3) асимметричный экранированный кабель.

6. Каков минимальный размер кадра IEEE 802.3 (с преамбулой)?

1) *72 байт;

2) 64 байт;

3) 1530 байт.

7. Стандарт IEEE 802.3 описывает технологию передачи данных со скоростью:

1) 1 мб/с;

2) *10 мб/с;

3) 100 мб/с;

4) 1000 мб/с;

8. В стандарте IEEE 802.11 используются частоты (выбрать):

1) *2,4 ГГц;

2) *3,6 ГГц;

3) *5 ГГц.

9. WiMAX - технология основана на стандарте:

1) IEEE 802.11ab;

2) IEEE 802.15;

3) *IEEE 802.16

4)

7.Безопасность жизнедеятельности

Тема дипломного проекта «разработка электронного учебника» предполагает работу на персональном компьютере, то необходимо рассмотреть вопросы безопасности жизнедеятельности в данном разделе.

Производительность труда оператора (студента) зависит от правильной организации труда на каждом рабочем месте, отвечающим наиболее комфортабельным условиям работы и требованиям физиологии, психологии и эстетики.

7.1Опасные и вредные воздействия на человека при работе с ЭВМ

При работе за компьютером нужно помнить, что можно подвергнуться опасным и вредным воздействиям: электромагнитному излучению, вредному воздействию на глазное дно, психофизическим перегрузкам. Спектр излучения компьютерного мониторавключает в себя мягкое рентгеновское, высокочастотное электромагнитное и ультрафиолетовоее излучение.Однако уровень рентгеновского излучения невелик и не превышает действующих допустимых норм. Оно поглощается в конструкции монитора и снаружи соответствующими приборами не обнаруживается. Ко многим опаным заболеваниям приводит электромагнитное излучение, которое создается магнитными катушками отклоняющей системы, находящимися около цокольной части электронно – лучевой трубкимонитора. Электромагнитные поля частотой 60 Гц могут привести к различным злокачетвенным опухолям, снижению иммунитета, облысению, бесплодию у женщин, к заболеванию глаз.

Для предотвращения заболеваний необходимо предпринимать организационные и технические меры.

Для защиты от электромагнитного и электростатического полей необходимо применять приэкранные фильтры, специальные экраны и другие средства индивидуальной защиты.

Для защиты глаз необходимо помнить: расстояние до поверхности экрана монитора должно быть не менее 50-60 см. Напряжение глаз должно быть минимально, изображение на экране четкое.Терминал не должен быть обращен экраном к окну, так как интенсивная освещенность , блики оказывают отрицательное воздействие на зрение, экран должен иметь антибликовое покрытие . Наилучшее сокращение отражений может быть достигнуто с помощью фильтров с просветленными поверхностями.

Для снятия напряжения с глаз, в течение работы необходимо делать кратковременные паузы, во время них необходимо расслабиться и посмотреть куда-нибудь в даль.

Долгая работа на компьютере в малоподвижной позе приводит к болезням спины, шеи , плеч, рук. Чтобы избежать таких болезней, необходимо помнить, что длительность непрерывной работы не должна превышать 30-35 мин. После этого полезно сделать перерыв, встать от компьютера , походить, сделать легкую гимнастику. Особое внимание надо обратить на область шеи.

Работа с дисплеем также создает электростатическое поле, напряженность которого может превышать допустимый уровень. Особенно интенсивно элктролизуются : линолиум на полу, полированная мебель, одежда из синтетических тканей и шерсти. В случае отсутствия вентиляции электростатическое поле способно вызвать поражение кожи.

Для предотвращения вредного воздействия на организм человека необходимы защитные меры : использование антистатиков, одежда из хлопчатобумажных тканей, повышение относительности влажности воздуха и другие меры.

7.2 Требования к помещениям

Для обеспечения нормальных условий труда должны быть соблюдены санитарные нормы (СН245-71), согласно которым площадь на одно рабочее место должна составлять не менее 6,0 кв метров , а объем не менее 24,0 куб. метров.В помещениях должно быть рационально организовано рабочее место. Особые требования предъявляются к освещению помещения.Уровень шума на рабочем месте не должен превышать 50 дБ. Поверхность пола должна быть ровной, удобной для чистки и влажной уборки, обладать антистатистическими свойствами. Помещение должно быть окрашено в спокойные тона для визуального восприятия, учитывающие психофизические особенности человека. Несоблюдении данных требований приводит к быстому утомлению, плохому самочувствию работающих.

Рациональная организация рабочего места

Специфика рабочего места заключается в больших зрительных нагрузках в сочетании с малой двигательной активностью, монотонностью выполняемых операций, вынужденной рабочей позой.

Для создания благоприятных условий труда важную роль играет планировка рабочего места, которая должна удовлетворять требованиям удобства и комфорта, рационального использования рабочих площадей. Расстановка рабочих мест должна обеспечить : соблюдение определенных расстояний от экрана компьютера , возможность свободного подхода к каждому рабочему месту. При размещении в одной комнате нескольких ПК расстояние от каждого рабочего места до задних и боковых стенок соседних ПК должно составлять не менее 1,2 м (именно через стенки происходит наиболее сильное излучение от блоков развертки изображения). Рабочее помещение должно быть обеспечено стульями, подъемно-поворотными и спинки которых регулируются по высоте и углу наклона, сиденья должны быть полумягкими , поддерживать рациональную рабочую позу, позволять измерять позу с целью снижения статистического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения утомления. Конструкция рабочего стола должна обеспечиватьоптимальное размещение на рабочей поверхности ПЭВМ. Клавиатуру компьютера лучше располагать на расстоянии 10-15 мм от края стола , тогда запястья рук будут опираться на стол, необходимо иметь специальную подкладку под запястья, чтобы избежать болезни кистей рук. Для эффективного использования манипулятора типа «мышь» испоьзуют спец. «коврик» - планшет. Ввод текстовой информации с клавиатуры облегчают подставки для документов.

Производственное освещение помещений

К освещению помещения предъявляются высокие требования. Естественное освещение должно быть одностороннее и боковое. Рабочее место должно быть расположено подальше от окон так, чтобы оконные проемы находились сбоку. Желательно , чтобы прямой солнечный свет не попадал на экран. От яркого света следует защититься плотными шторами на окнах. Освещенность помещения должна быть 400-750 лк. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминисцентные лампы типа ЛБ.Смотреть на экран монитора в полной тесноте не рекомендуется, необходим дополнительный источник рассеянного света. Допускается применение ламп накаливания в светильниках местного освещения.

7.3 Требования к микроклимату

Микроклиматические параметры влияют на функциональную деятельность человека, его самочувствие , здоровье, а также надежность работы ПЭВМ.

Особенно боьшое влияние на микроклимат оказывают источники тепла. Основными источниками тепла в помещении являются ПЭВМ, на долю которых приходиться до 80 % суммарного тепла , приборы освещения 12%, внешние источники 7%, обслуживающий персонал 1%. На организзм человека и работу компьютера оказывает влияние относительная влажность воздуха. При относительной влажности воздуха более 80% снижается сопротивление изоляции, меняются рабочие характеристики компьютера, возрастает интенсивность отказов элементов компьютера.

Для поддержания микроклиматических параметров используются системы отопления и вентиляции, а также проводится кондиционирование воздуха в помещениях

 

Заключение

Основная цель проделанной работы – разработка и внедрение в образовательный процесс современного средства для приобретения навыков и знаний – электронного учебника по дисциплине Сети ЭВМ и телекоммуникации.

В результате мною были изучены средства создания учебника, приобретены навыки его использования и создан тематический электронный учебник, который позволяет неограниченному количеству пользователей, ознакомиться с новой и перспективной технологией в любое удобное время, что является важным   для студентов всех форм обучения.

 

 

Список использовнной литературы

1. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – Изд. 4-е.– СПб: Питер, 2007. – 960 с.

2. Киселев С.В. Основы сетевых технологий (1-е изд.) учеб. пособие / С.В. Киселев И.Л. Киселев. – Изд.: ИЦ Академия, 2008. – 208 c.

3. Таненбаум Э. Компьютерные сети. – СПб: Питер, 2007. – 992 с.

4. Базовые понятия сети (Перевод документации – Red Line Software) [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.redline-software.com.

5. Основы сетевых компьютерных технологий [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – http://academy.odoportal.ru.

6. Храмцов П. Б. Администрирование сети и сервисов internet: Учебное пособие. – [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. : http://citforum.ru.

Основы сетевых технологий : учеб. пособие для нач. проф. образования / С.В.Киселев, И.Л.Киселев. М. : Издательский центр «Академия», 2008. – 64 с.;

7. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы: Учебно-методический комплекс. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. – М.: Изд. центр ЕАОИ. 2009. – 292 с.

8.Учебно-Информационный Портал, основные технологии протоколы и стандарты связи. http://www.connect-portal.info;

9. Сайт TIA http://www.tiaonline.org;

10.Сайт IETF (доступ к документам RFC) http://tools.ietf.org/html/;

11. Сайт IEEE (доступ к стандартам группы 802) standards.ieee.org/ about/get/index.html .

 

 

Телекоммуникационные вычислительные сети

 

 Общие понятия, терминология

Компьютерная сеть или телекоммуникационная вычислительная сеть представляет собой сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи; средства передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов – информационных, программных, аппаратных.

Абонентская система – совокупность абонента (объекта, генерирующего и потребляющего информацию) и рабочий станции.

Рабочая станция – система оборудования конечного пользователя сети, включающая персональный компьютер (терминал), вместе с периферийными средствами ввода-вывода и программным обеспечением, средства связи с коммуникационной подсетью компьютерной сети, выполняющие прикладные процессы.

Телекоммуникационная система – это совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обеспечивающих взаимодействие абонентской системы.

Прикладной процесс – это различные процедуры ввода, хранения, обработки и выдачи информации, выполняемые в интересах пользователей и описываемые прикладными программами.

Компьютерные сети могут работать в различных режимах: обмена данными между абонентскими системами, запроса и выдачи информации, сбора информации, пакетной обработки данных по запросам пользователей с удаленных терминалов, в диалоговых режимах.

Компьютерные сети решили две очень важные проблемы: обеспечение в принципе неограниченного доступа к ПК пользователей независимо от территориального расположения и возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния, позволяющая своевременно получать данные для принятия тех или иных решений.

 Аппаратные и программные компоненты сети

Сетевые адаптеры и каналы связи решают в сети достаточно простую задачу – они передают сообщения с запросами и ответами от одного компьютера к другому,а основную работу по организации совместного использования ресурсов выполняют клиентские и серверные части операционных систем.

Таким образом, когда на устройстве, с которым непосредственно взаимодействует пользователь, стала выполняться некоторая предварительная обработка информации, это привело к появлению модели взаимодействия «клиент-сервер».

Сервер (от англ. server, обслуживающий):

Сервер (программное обеспечение) – программное обеспечение, принимающее запросы от клиентов.

Сервер (аппаратное обеспечение) – компьютер (или специальное компьютерное оборудование), выделенный и/или специализированный для выполнения определенных сервисных функций.

 

Клиент (информатика, от лат.cliens, множ. clientes)– аппаратный или про-граммный компонент вычислительной системы, посылающий запросы серверу. По способу взаимодействия серверов и клиентов определяют два вида сетей: «клиент-сервер» (client-server) и «равный с равным» (peer-to-peer). Поскольку клиентом сети является пользователь, выполняющий на компьютере свои задачи, то сам компьютер пользователя, подключенный к сети, называется «рабочая станция» (workstation). Часто модели «клиент-сервер» и «равный с равным» могут одновременно существовать в одной сети. Сети, построенные по принципу «равный с равным», называют также одно ранговыми сетями, в которых все компьютеры имеют одинаковый статус – ранг.

Несмотря на рост вычислительной мощности ПК, многие задачи по-прежнему требовали много больших вычислительных ресурсов. Появилась необходимость создания нового типа взаимодействия, новой структуры, обеспечивающей распределенную обработку информации. В этой модели взаимодействия каждая из машин призвана решать свои задачи, что делает возможной специализацию: каждый компьютер работает над конкретной задачей, для решения которой он оптимизирован (в модели «клиент-сервера» сервер тоже специализирован и выполняет свои специфические задачи, но он при этом «самодостаточен» и никак не связан с другими серверами). При этом для решения задач ему необходимо получать результаты работы других ПК и, в свою очередь, передавать им свои результаты, что стало возможным только с объединением компьютеров в вычислительную сеть. Распределение задач между компьютерами сети позволяет расширить функциональные возможности каждого из них путем организации совместного доступа к ресурсам.

Одной из заметных тенденций развития вычислительной индустрии стала модель совместной обработки данных. В этой модели несколько компьютеров используются для решения одной и той же задачи, а не только для обмена результатами вычислений. При использовании модели совместных вычислений возрастают суммарная вычислительная мощность и доступные ресурсы (оперативная и дисковая память), повышается отказоустойчивость всей системы в целом.

Как отмечалось ранее, модели «клиент-сервер» и «равный с равным» могут одновременно существовать в одной сети. Это стало возможным благодаря различным сетевым компонентам, важнейшими из которых можно назвать средства организации канала передачи данных между клиентами и серверами сети.

В простейшем случае канал передачи данных строится с использованием двух компонентов:

среды передачи данных (проводная или беспроводная - wire или wireless), обеспечивающей доставку информации от одного узла сети к другому;

сетевых интерфейсных карт (network interface card, NIC), обеспечивающих взаимодействие компьютера со средой передачи данных.

 

Объединять компьютеры в сеть и обеспечивать их взаимодействие помогают сетевые аппаратные и аппаратно-программные средства. Эти средства можно разделить на следующие группы по их основному функциональному назначе

нию:

· пассивное сетевое оборудование - соединительные разъёмы, кабеля,

 

· патч-корды, патч-панели, информационные розетки, и т.п.;

· активное сетевое оборудование - преобразователи (adapters), модемы (modems), повторители (repeaters), мосты (bridges), коммутаторы (switches), маршрутизаторы (routers), и т.п.

Некоторые примеры активного сетевого оборудования приведены на рис 1.

Проводные среды передачи информации создаются с использованием кабельных соединений на основе либо металлических проводников электрических сигналов, либо волоконно-оптических проводников световых сигналов. При создании сетей передачи данных чаще всего используют именно проводные среды передачи информации.

 

Коммутатор DGS-1005D-GE	Сетевой адаптер (проводной) DGE-560T		Маршрутизатор DIR-855
Сетевой адаптер (беспроводной) DWA-556		Сетевой адаптер (беспроводной) DWA-140

 

Медиаконверторы (преобразователи среды) DMC-920	Устройство VoIP DPH-150S
Интернет видео камера DCS-3410	Интернет видео камера DCS-6620G

Рис. 1. Примеры сетевого оборудования

 

Кабель (нидерл. kabel)— один или несколько изолированных друг от друга проводников (жил), заключённых в оболочку.

Беспроводные среды передачи информации предусматривают организацию взаимодействия между компьютерами посредством передачи световых (инфракрасных) и радиочастотных сигналов.

Возможности той или иной компьютерной сети определяются ее информационным, аппаратным и программным обеспечением. Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий базы данных общего применения, доступные для всех пользователей сети, базы данных индивидуального пользования, предназначенные для отдельных абонентов, базы знаний общего и индивидуального применения, автоматизированные базы данных – локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения.

Аппаратное обеспечение составляют компьютеры различных типов (в том числе ноутбуки, нетбуки, карманные ПК, планшетные ПК, а так же сетевые принтеры, плоттеры и пр.), оборудование абонентских систем (в т.ч. локальные периферийные устройства), средства территориальных систем связи (в том числе узлов связи), аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней (коммутаторы и маршрутизаторы).

Программное обеспечение (ПО) сетей отличается большим многообразием, как по своему составу, так и по перечню решаемых задач.

В общем виде функции ПО сети заключаются в следующем: планирование, организация и осуществление коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам – телекоммуникационным, вычислительным, информационным, программным; автоматизация процессов программирования задач обработки информации; динамическое распределение и перераспределение общесетевых ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т. д.

В составе ПО сетей выделяются такие группы:

· общесетевое ПО, которое в качестве основных элементов включает распределенную операционную систему сети и комплект программ технического обслуживания всей сети и ее отдельных звеньев и подсистем, включая телекоммуникационную сеть;

· специальное ПО, куда входят прикладные программные средства: интегрированные и функциональные пакеты прикладных программ общего назначения, прикладные программы сети, библиотеки стандартных программ, а также прикладные программы специального назначения, отражающие специфику предметной области пользователей при реализации своих задач;

· базовое программное обеспечение компьютеров абонентских систем, включающее операционные системы ПК, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест-программы.

Операционная система имеет иерархическую структуру, соответствующую стандартной семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (ISO/OSI), и представляет собой систему программных средств, реализующих процессы взаимодействия абонентских систем объединенных общей архитектурой и коммуникационными протоколами. Операционная система обеспечивает взаимодействие

асинхронных параллельных процессов в сети, сопровождаемое применением средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих процессов.

В составе операционной системы сети имеется набор расположенных по функциональным уровням модели ISO/OSI, управляющих и обслуживающих программ, главные функции которых состоят в следующем:

· распределение общесетевых ресурсов с целью удовлетворения запросов пользователей, т. е. обеспечение доступа отдельных прикладных программ к этим ресурсам;

· обеспечение межпрограммных методов доступа, т. е. организация связи между отдельными прикладными программами комплекса пользовательских программ, реализуемыми в различных абонентских системах сети;

· синхронизация работы пользовательских программ при их одновременном обращении к одному и тому же общесетевому ресурсу;

· удаленный ввод заданий с любой абонентской системы сети и их выполнение в любой другой абонентской системе сети в оперативном или пакетном режиме;

· передача текстовых сообщений пользователям в порядке реализации функций службы электронной почты, телеконференций, электронных досок объявлений, дистанционного обучения;

· обмен файлами между абонентскими системами сети, доступ к файлам, хранимым на удаленных компьютерах, и их обработка;

· защита информации и ресурсов сети от несанкционированного доступа, т. е. реализация функций служб безопасности сети;

· выдача справок, характеризующих состояние сети и использование ее ресурсов;

· планирование использования общесетевых ресурсов.

В рамках планирования использования общесетевых ресурсов осуществляется:

· планирование сроков и очередности получения и выдачи информации пользователям,

· распределение решаемых задач по компьютерам сети, распределение информационных ресурсов для этих задач,

· присвоение приоритетов задачам и выходным сообщениям,

· формирование и обработка очередей запросов пользователей с учетом или без учета

· приоритетов этих запросов, изменение конфигурации сети и т. д.

 Классификация информационно-вычислительных сетей

Существует множество способов классификации сетей передачи данных. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети.

Управляет сетью или её сегментом администратор.

Системный администратор – человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической

связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети. В случае сложных сетей управлением сети занимаются группы администраторов, их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий.

Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней. Чаще всего локальные сети построены с использованием технологий  Ethernet или Wi-Fi

Разновидностью ЛВС можно считать сеть кампуса.

Кампус - университетский городок, включающий, как правило, учебные помещения, научно-исследовательские институты, жилые помещения для студентов, библиотеки, аудитории, столовые и т. д. Иногда кампусом называют обособленную территорию, принадлежащую государственной или коммерческой крупной компании (организации), включающую внутрифирменную инфраструктуру, например, корпоративный университет. Слово Campus имеет латинское происхождение (обозначало «поле», «открытое пространство»).

Сеть кампуса (CAN) представляет собой компьютерную сеть, соединяющую локальные сети на географически ограниченном пространстве, например, университетский городок, корпоративный кампус или военная база. Сеть кампуса больше чем обычная локальная сеть, но меньше, чем глобальная сеть.

Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN, от англ. «сеть крупного города») – объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую, чем WAN, но большую, чем LAN и CAN.

Самым простым примером городской сети является система кабельного телевидения.

Глобальная вычислительная сеть, ГВС (англ. Wide Area Network, WAN) представляет собой компьютерную сеть, охватывающую большие территории и включающую в себя сети городов, стран, континентов.

ГВС служат для объединения различных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети. Лучшим примером ГВС является Интернет.

2.1 Топологии локальных вычислительных сетей

При создании компьютерной сети передачи данных, когда соединяются все компьютеры сети и другие сетевые устройства, формируется топология компьютерной сети.

Сетевая топология (от греч. τоπος, - место) - способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

 Физическая топология сети передачи данных

Исторически сложились определённые типы физических топологий сети. Рассмотрим некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии.

 «Общая шина»

Общая шина (рис 2) являлась до недавнего времени самой распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Передаваемая ин

 

формация, в этом случае, распространяется в обе стороны.

 

Рис. 2. Схема подключения компьютеров по схеме «общая шина»

 

Применение топологии «общая шина» снижает стоимость кабельной прокладки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть.

 Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология «звезда»

В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому коммутатором (концентратором, хабом), который находится в центре сети (рис 3). В функции коммутатора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - значительно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность коммутатора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, коммутатор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

 

Рис. 3. Схема подключения компьютеров по схеме «звезда»

 

Топология «кольцо»

В информационно вычислительных сетях с кольцевой конфигурацией дан     ные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении (рис 4). Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, в частности дублирование кольца, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями.

Поскольку такое дублирование повышает надёжность системы, данный стандарт с успехом применяется в магистральных каналах связи.

Данная физическая топология с успехом реализуется в сетях, созданных с использованием технологии FDDI.

Рис. 4. Схема подключения компьютеров по схеме «кольцо»

 

FDDI (англ. Fiber Distributed Data Interface — распределённый волоконный интерфейс данных) - стандарт передачи данных в локальной сети, протяжённостью до 200 километров.

Полносвязная топология

Полносвязная топология соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными (рис 5). Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одному из приведенных выше требований. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях.

Рис. 5.Схема подключения компьютеров по схеме «полносвязная топология»

Ячеистая топология

Ячеистая топология (англ. mesh-ячейка сети) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рис 6). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Рис.6. Схема подключения компьютеров по схеме «ячеистая топология»

 

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерен симбиоз различных топологий. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Топология «дерево»

 

Такая топология является смешанной, здесь взаимодействуют системы с раз

личными топологиями. Такой способ смешанной топологии чаще всего применяется при построении ЛВС с небольшим количеством сетевых устройств, а также при создании корпоративных ЛВС. Данная топология совмещает в себе относительно низкую себестоимость и достаточно высокое быстродействие, особенно при использовании различных сред передачи данных - сочетании медных кабельных систем, ВОЛС, а также применяя управляемые коммутаторы.

Рис. 7. Схема подключения компьютеров по схеме «дерево»