Страница:
2) язык Бейсик (Basic), чье название расшифровывается как «B eginner's A ll–purpose S ymbolic I nstruction C ode» (BASIC) – «многоцелевой символический обучающий код для начинающих», был создан в 1964 г. как язык для обучения программированию. Бейсик по своим возможностям не уступает Фортрану, а по некоторым параметрам даже превосходит его;
3) язык Си (С), созданный в 1970–е гг. сотрудником лаборатории Bell Labs Д. Ритчи. Си разрабатывался как специальный язык системного программирования для написания операционной системы UNIX ( первоначально реализованной на ассемблере). Эффективность, экономичность и переносимость данного языка обеспечивают хорошее качество разработки практически любого вида программного продукта. Использование Си как инструментального языка позволяет получать быстрые и компактные программы. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке ассемблера, но создаются они гораздо быстрее. В 1980–е гг. на основе С был разработан язык С++, который практически включает язык С, а также средства объектно–ориентированного программирования;
4) язык Паскаль (Pascal), названный в честь французского ученого Б. Паскаля, был разработан в 1968—1971 гг. Н. Виртом. Изначально Паскаль создавался для обучения программированию, однако в дальнейшем стал широко использоваться для разработки программных средств профессиональными программистами.
11 ПРОБЛЕМНО–ОРИЕНТИРОВАННЫЕ И ОБЪЕКТНО–ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
12 ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
13 ПОНЯТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
14 ОДНОРАНГОВЫЕ СЕТИ И СЕТИ С ВЫДЕЛЕННЫМ СЕРВЕРОМ
15 ТОПОЛОГИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
16 СРЕДА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРАМИ. ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ
17 СТАНДАРТНЫЕ ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ
18 ЕДИНИЦЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И МЕТОДЫ ДОСТУПА В ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ
19 СЕТЕВЫЕ АРХИТЕКТУРЫ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
3) язык Си (С), созданный в 1970–е гг. сотрудником лаборатории Bell Labs Д. Ритчи. Си разрабатывался как специальный язык системного программирования для написания операционной системы UNIX ( первоначально реализованной на ассемблере). Эффективность, экономичность и переносимость данного языка обеспечивают хорошее качество разработки практически любого вида программного продукта. Использование Си как инструментального языка позволяет получать быстрые и компактные программы. Во многих случаях программы, написанные на Си, сравнимы по скорости с программами, написанными на языке ассемблера, но создаются они гораздо быстрее. В 1980–е гг. на основе С был разработан язык С++, который практически включает язык С, а также средства объектно–ориентированного программирования;
4) язык Паскаль (Pascal), названный в честь французского ученого Б. Паскаля, был разработан в 1968—1971 гг. Н. Виртом. Изначально Паскаль создавался для обучения программированию, однако в дальнейшем стал широко использоваться для разработки программных средств профессиональными программистами.
11 ПРОБЛЕМНО–ОРИЕНТИРОВАННЫЕ И ОБЪЕКТНО–ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Одной из разновидностей языков программирования высокого уровня являются проблемно–ориентированные языки, которые возникли в связи с постоянным расширением области применения вычислительной техники и возникновением целых классов новых задач, требующих решения. Языки данной группы позволяют программисту четко и коротко сформулировать задачу, а программы, написанные на основе этих языков, составлены соответственно в терминах решаемой задачи. К основным проблемно–ориентированным языкам можно отнести:
1) язык ЛИСП (Lisp – L ist I nformation S ymbol P rocessing), который был изобретен в 1962 г. Дж. Маккарти. Благодаря лИСПу возникла совершенно новая для программистов область деятельности – «искусственный интеллект». В настоящее время лИСП применяется в экспертных системах, системах аналитических вычислений и т.п.;
2) язык Пролог (Prolog – Pro gramming in Log ic), возникший как язык логического программирования для систем искусственного интеллекта. В основе Пролога лежат средства логического вывода, решающие запросы с использованием заданной базы фактов и правил, к которым обращаются как к утверждениям. Концепция объектно–ориентированного программирования основывается на том, что в основе управления процессом реализации программы лежит передача сообщений объектам.
Исходя из этого можно определить следующие характерные свойства объектно–ориентированных языков программирования:
1) свойство абстракции, т.е. наличия формального представления о качествах или свойствах предмета путем мысленного удаления некоторых частностей или материальных объектов;
2) свойство инкапсуляции, т.е. наличия механизма, связывающего вместе код и данные, которыми он манипулирует, и защищающего их от внешних помех и некорректного использования;
3) свойство наследования, т.е. наличия процесса, с помощью которого один объект приобретает свойства другого, т.е. свойство иерархической классификации;
4) свойство полиморфизма, т.е. наличия возможности использовать один и тот же интерфейс для общего класса действий.
По сравнению с процедурно–ориентированными и проблемно–ориентированными языками программирования объектно–ориентированные языки характеризуются намного более дружелюбным пользовательским интерфейсом. Программирование с помощью языков данной группы является более наглядным и простым, хотя они и являются развитыми версиями процедурных и проблемных языков. К объектно–ориентированным языкам относятся:
1) Visual Basic (~ Basic);
2) Delphi (~ Pascal);
3) Visual Fortran (~ Fortran);
4) С++ (« С);
5) Prolog++ (~ Prolog).
1) язык ЛИСП (Lisp – L ist I nformation S ymbol P rocessing), который был изобретен в 1962 г. Дж. Маккарти. Благодаря лИСПу возникла совершенно новая для программистов область деятельности – «искусственный интеллект». В настоящее время лИСП применяется в экспертных системах, системах аналитических вычислений и т.п.;
2) язык Пролог (Prolog – Pro gramming in Log ic), возникший как язык логического программирования для систем искусственного интеллекта. В основе Пролога лежат средства логического вывода, решающие запросы с использованием заданной базы фактов и правил, к которым обращаются как к утверждениям. Концепция объектно–ориентированного программирования основывается на том, что в основе управления процессом реализации программы лежит передача сообщений объектам.
Исходя из этого можно определить следующие характерные свойства объектно–ориентированных языков программирования:
1) свойство абстракции, т.е. наличия формального представления о качествах или свойствах предмета путем мысленного удаления некоторых частностей или материальных объектов;
2) свойство инкапсуляции, т.е. наличия механизма, связывающего вместе код и данные, которыми он манипулирует, и защищающего их от внешних помех и некорректного использования;
3) свойство наследования, т.е. наличия процесса, с помощью которого один объект приобретает свойства другого, т.е. свойство иерархической классификации;
4) свойство полиморфизма, т.е. наличия возможности использовать один и тот же интерфейс для общего класса действий.
По сравнению с процедурно–ориентированными и проблемно–ориентированными языками программирования объектно–ориентированные языки характеризуются намного более дружелюбным пользовательским интерфейсом. Программирование с помощью языков данной группы является более наглядным и простым, хотя они и являются развитыми версиями процедурных и проблемных языков. К объектно–ориентированным языкам относятся:
1) Visual Basic (~ Basic);
2) Delphi (~ Pascal);
3) Visual Fortran (~ Fortran);
4) С++ (« С);
5) Prolog++ (~ Prolog).
12 ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Прикладное программное обеспечение (ППО) – это совокупность программных продуктов, представляющих интерес для пользователей и предназначенных для решения повседневных задач обработки информации.
Пакет прикладных программ (ППП) – это любой комплекс программ, ориентированный на решение некоторого класса задач.
Все ППО делится на средства проектирования и средства использования.
Средства проектирования – это ППО, предназначенное для создания информационных систем и применяющееся на рабочих местах специалистов различных профилей:
1) системы управления базами данных (СУБД), предназначенные для создания, сопровождения и использования баз данных;
2) системы автоматизированного проектирования (САПР), предназначенные для решения задач черчения и конструирования различных механизмов с помощью ПК;
3) системы электронного документооборота, предназначенные для обеспечения безбумажного обращения документов на предприятиях;
4) информационные хранилища (банки данных, банки знаний), предназначенные для хранения больших объемов накопленной информации;
5) географические информационные системы, предназначенные для моделирования процессов развития и управления различными природными ресурсами, геологической разведкой и т.д.
Средства использования – это ППО, предназначенное для обработки различного рода информации:
1) текстовые процессоры и текстовые редакторы, предназначенные для ввода, редактирования и подготовки к печати любых документов;
2) табличные процессоры, предназначенные для создания электронных таблиц и выполнения действий над данными, содержащимися в этих таблицах;
3) графические процессоры, предназначенные для создания и редактирования графических объектов, мультфильмов и другой анимации на экране компьютера;
4) интегрированные ППП, предназначенные для создания единой деловой среды;
5) ППП методов анализа, предназначенные для решения задач анализа в определенной области;
6) телекоммуникационные и сетевые программы, предназначенные для обслуживания глобальных и локальных сетей, программы для электронной почты;
7) совокупность экономических ППП, предназначенных для использования специалистами, работающими в экономической сфере;
8) обучающие и тестирующие программы, предназначенные для получения новых знаний, для тестирования по различным дисциплинам и т.д.;
9) мультимедийные пакеты программ, предназначенные для создания, редактирования и прослушивания музыки, просмотра и обработки видео, вспомогательные программы (кодеки), игры;
10) совокупность прикладных программ, предназначенных для записи и диагностики CD–R/RW и DVD–R/RW дисков.
Пакет прикладных программ (ППП) – это любой комплекс программ, ориентированный на решение некоторого класса задач.
Все ППО делится на средства проектирования и средства использования.
Средства проектирования – это ППО, предназначенное для создания информационных систем и применяющееся на рабочих местах специалистов различных профилей:
1) системы управления базами данных (СУБД), предназначенные для создания, сопровождения и использования баз данных;
2) системы автоматизированного проектирования (САПР), предназначенные для решения задач черчения и конструирования различных механизмов с помощью ПК;
3) системы электронного документооборота, предназначенные для обеспечения безбумажного обращения документов на предприятиях;
4) информационные хранилища (банки данных, банки знаний), предназначенные для хранения больших объемов накопленной информации;
5) географические информационные системы, предназначенные для моделирования процессов развития и управления различными природными ресурсами, геологической разведкой и т.д.
Средства использования – это ППО, предназначенное для обработки различного рода информации:
1) текстовые процессоры и текстовые редакторы, предназначенные для ввода, редактирования и подготовки к печати любых документов;
2) табличные процессоры, предназначенные для создания электронных таблиц и выполнения действий над данными, содержащимися в этих таблицах;
3) графические процессоры, предназначенные для создания и редактирования графических объектов, мультфильмов и другой анимации на экране компьютера;
4) интегрированные ППП, предназначенные для создания единой деловой среды;
5) ППП методов анализа, предназначенные для решения задач анализа в определенной области;
6) телекоммуникационные и сетевые программы, предназначенные для обслуживания глобальных и локальных сетей, программы для электронной почты;
7) совокупность экономических ППП, предназначенных для использования специалистами, работающими в экономической сфере;
8) обучающие и тестирующие программы, предназначенные для получения новых знаний, для тестирования по различным дисциплинам и т.д.;
9) мультимедийные пакеты программ, предназначенные для создания, редактирования и прослушивания музыки, просмотра и обработки видео, вспомогательные программы (кодеки), игры;
10) совокупность прикладных программ, предназначенных для записи и диагностики CD–R/RW и DVD–R/RW дисков.
13 ПОНЯТИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ
Конец ХХ в. характеризуется появлением и бурным развитием сетевых технологий. Столь большой интерес к этому виду компьютерных технологий объясняется необходимостью ускорения обмена различного рода информацией между пользователями, находящимися на расстоянии друг от друга. Вычислительные сети являются на настоящий момент одной из наиболее популярных разновидностей сетевых технологий.
Вычислительной сетью называется совокупность компьютеров, которые соединены посредством определенных линий связи.
Вычислительные сети делятся на три основных класса:
1) локальные вычислительные сети, или ЛВС (LAN – L ocal A rea N etwork), – это совокупность компьютеров, находящихся в пределах определенной территории и связанных между собой соответствующими средствами коммуникации. Программные и аппаратные ресурсы в ЛВС используются совместно;
2) региональные вычислительные сети (MAN – M etropolitan A rea N etwork) – это сети, которые объединяют между собой несколько локальных вычислительных сетей, расположенных в пределах одной территории (города, области, региона). Данный класс вычислительных сетей появился сравнительно недавно;
3) глобальные вычислительные сети (WAN – W ide A rea N etwork) – это сети, которые объединяют компьютеры, расположенные на любом расстоянии друг от друга (Internet, FIDO). Локальные вычислительные сети в большинстве случаев используются в пределах одного предприятия или организации. Эти сети могут быть направлены на выполнение определенных функций в соответствии с профилем деятельности организации.
Прикладными функциями локальных вычислительных сетей являются передача файлов, обработка текстов, электронная графика, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи.
Основные преимущества использования локальных вычислительных сетей:
1) разделение ресурсов;
2) разделение информации;
3) разделение программных средств;
4) разделение ресурсов процессора;
5) многопользовательский режим и др.
Для локальных вычислительных сетей не создана единственная и окончательно утвержденная классификация.
Однако можно выделить определенные классификационные признаки локальных вычислительных сетей. Например:
1) классификация ЛВС по назначению;
2) классификация ЛВС по типам используемых ЭВМ;
3) классификация ЛВС по организации управления;
4) классификация ЛВС по организации передачи информации;
5) классификация ЛВС по топологическим признакам;
6) классификация ЛВС по методам доступа;
7) классификация ЛВС по физическим носителям сигналов;
8) классификация ЛВС по управлению доступом к физической передающей среде идр.
Вычислительной сетью называется совокупность компьютеров, которые соединены посредством определенных линий связи.
Вычислительные сети делятся на три основных класса:
1) локальные вычислительные сети, или ЛВС (LAN – L ocal A rea N etwork), – это совокупность компьютеров, находящихся в пределах определенной территории и связанных между собой соответствующими средствами коммуникации. Программные и аппаратные ресурсы в ЛВС используются совместно;
2) региональные вычислительные сети (MAN – M etropolitan A rea N etwork) – это сети, которые объединяют между собой несколько локальных вычислительных сетей, расположенных в пределах одной территории (города, области, региона). Данный класс вычислительных сетей появился сравнительно недавно;
3) глобальные вычислительные сети (WAN – W ide A rea N etwork) – это сети, которые объединяют компьютеры, расположенные на любом расстоянии друг от друга (Internet, FIDO). Локальные вычислительные сети в большинстве случаев используются в пределах одного предприятия или организации. Эти сети могут быть направлены на выполнение определенных функций в соответствии с профилем деятельности организации.
Прикладными функциями локальных вычислительных сетей являются передача файлов, обработка текстов, электронная графика, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи.
Основные преимущества использования локальных вычислительных сетей:
1) разделение ресурсов;
2) разделение информации;
3) разделение программных средств;
4) разделение ресурсов процессора;
5) многопользовательский режим и др.
Для локальных вычислительных сетей не создана единственная и окончательно утвержденная классификация.
Однако можно выделить определенные классификационные признаки локальных вычислительных сетей. Например:
1) классификация ЛВС по назначению;
2) классификация ЛВС по типам используемых ЭВМ;
3) классификация ЛВС по организации управления;
4) классификация ЛВС по организации передачи информации;
5) классификация ЛВС по топологическим признакам;
6) классификация ЛВС по методам доступа;
7) классификация ЛВС по физическим носителям сигналов;
8) классификация ЛВС по управлению доступом к физической передающей среде идр.
14 ОДНОРАНГОВЫЕ СЕТИ И СЕТИ С ВЫДЕЛЕННЫМ СЕРВЕРОМ
Компьютерные сети делятся на одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Эта классификация компьютерных сетей имеет принципиальное значение, потому что тип сети характеризует ее функциональные возможности.
Одноранговые сети – это компьютерные сети, в которых не предусмотрено выделение специальных компьютеров, контролирующих администрирование сети.
При входе в сеть каждый пользователь выделяет в ней какие–либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями.
Одноранговые сети весьма просты в установке и налаживании, они намного дешевле сетей с выделенным сервером. Вместе с тем данный тип сетей требует более мощных и более дорогих компьютеров.
Развитие одноранговых сетей достаточно бесперспективно, так как при подключении большого количества компьютеров к данной сети ее производительность заметно понижается.
Сеть с выделенным сервером – это компьютерная сеть, в которой предусмотрено выделение специального компьютера (сервера), контролирующего администрирование сети.
Сервер – это компьютер, предоставляющий свои ресурсы сетевым пользователям. Он предназначен для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и управления защитой файлов и каталогов. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам сервера и совместно используемым принтерам. Однако с одной рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций.
Рабочие станции в сетях с выделенным сервером могут быть бездисковыми, т.е. у них отсутствует винчестер.
На серверах устанавливается специальная сетевая операционная система, а на рабочих станциях – специальное программное обеспечение, которое часто называется сетевой оболочкой. В больших сетях серверы могут быть специализированными (файл–сервер, принт–сервер и др.).
Файл–сервер – основа локальной сети. Этот компьютер запускает операционную систему и управляет потоком данных, передаваемых по сети.
Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства связаны с файл–сервером.
Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы. В отличие от автономного персонального компьютера рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл–сервером.
Преимущество локальной вычислительной сети с выделенным сервером перед одноранговой сетью заключается в централизованном администрировании и управлении доступом к информации.
Одноранговые сети – это компьютерные сети, в которых не предусмотрено выделение специальных компьютеров, контролирующих администрирование сети.
При входе в сеть каждый пользователь выделяет в ней какие–либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями.
Одноранговые сети весьма просты в установке и налаживании, они намного дешевле сетей с выделенным сервером. Вместе с тем данный тип сетей требует более мощных и более дорогих компьютеров.
Развитие одноранговых сетей достаточно бесперспективно, так как при подключении большого количества компьютеров к данной сети ее производительность заметно понижается.
Сеть с выделенным сервером – это компьютерная сеть, в которой предусмотрено выделение специального компьютера (сервера), контролирующего администрирование сети.
Сервер – это компьютер, предоставляющий свои ресурсы сетевым пользователям. Он предназначен для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и управления защитой файлов и каталогов. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам сервера и совместно используемым принтерам. Однако с одной рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций.
Рабочие станции в сетях с выделенным сервером могут быть бездисковыми, т.е. у них отсутствует винчестер.
На серверах устанавливается специальная сетевая операционная система, а на рабочих станциях – специальное программное обеспечение, которое часто называется сетевой оболочкой. В больших сетях серверы могут быть специализированными (файл–сервер, принт–сервер и др.).
Файл–сервер – основа локальной сети. Этот компьютер запускает операционную систему и управляет потоком данных, передаваемых по сети.
Отдельные рабочие станции и любые совместно используемые периферийные устройства связаны с файл–сервером.
Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной системы. В отличие от автономного персонального компьютера рабочая станция содержит плату сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файл–сервером.
Преимущество локальной вычислительной сети с выделенным сервером перед одноранговой сетью заключается в централизованном администрировании и управлении доступом к информации.
15 ТОПОЛОГИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Топология сети означает физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов локальной вычислительной сети (ЛВС). Выделяют три основных вида сетевых топологий: «шина», «звезда» и «кольцо».
При шинной топологии ЛВС все компьютеры (и сервер, и рабочие станции) соединены одним кабелем, который называется магистралью (или сегментом). Это наиболее простой и распространенный вид топологий ЛВС. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, подключенной к сети. Работа ЛВС в целом не зависит от состояния отдельной рабочей станции, поэтому если один компьютер выйдет из строя, это никак не скажется на работе всей сети.
Преимущества шинной топологии ЛВС – простота организации сети и ее невысокая стоимость.
Недостаток шинной топологии – невысокая устойчивость к повреждениям (при любом обрыве кабеля вся сеть перестает работать). При топологии ЛВС типа «звезда» все компьютеры посредством специального сетевого адаптера подключаются к центральному компоненту– концентратору.
Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным компьютерам. Поэтому весь поток информации между двумя периферийными рабочими станциями проходит через концентратор ЛВС. «Звездная» топология является самой быстродействующей из всех топологий ЛВС.
Основные преимущества «звездной» топологии ЛВС:
1) устойчивость к повреждениям отдельных рабочих станций или кабельных сетей;
2) простота поиска повреждения в кабельной сети;
3) возможность расширения сети через подключение дополнительных концентраторов.
Недостаток топологии ЛВС типа «звезда» – высокая стоимость и не очень высокая надежность из–за зависимости работы всей сети от центрального узла. При топологии ЛВС типа «кольцо» все компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо.
Сигналы предаются по кольцу только в одном определенном направлении. Если рабочая станция получает информацию, предназначенную для другого компьютера, она передает ее дальше по кольцу.
Если информация предназначена для получившего ее компьютера, то она дальше не передается.
Основное преимущество ЛВС с кольцевой топологией – простота устранения повреждений в кабельной сети.
Недостаток кольцевой топологии – при выходе из строя хотя бы одной из рабочих станций работа всей сети останавливается.
Существуют также комбинированные типы сетей, например комбинация топологий «шина» и «звезда».
Выбор топологии ЛВС в каждом отдельном случае зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий.
При шинной топологии ЛВС все компьютеры (и сервер, и рабочие станции) соединены одним кабелем, который называется магистралью (или сегментом). Это наиболее простой и распространенный вид топологий ЛВС. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, подключенной к сети. Работа ЛВС в целом не зависит от состояния отдельной рабочей станции, поэтому если один компьютер выйдет из строя, это никак не скажется на работе всей сети.
Преимущества шинной топологии ЛВС – простота организации сети и ее невысокая стоимость.
Недостаток шинной топологии – невысокая устойчивость к повреждениям (при любом обрыве кабеля вся сеть перестает работать). При топологии ЛВС типа «звезда» все компьютеры посредством специального сетевого адаптера подключаются к центральному компоненту– концентратору.
Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным компьютерам. Поэтому весь поток информации между двумя периферийными рабочими станциями проходит через концентратор ЛВС. «Звездная» топология является самой быстродействующей из всех топологий ЛВС.
Основные преимущества «звездной» топологии ЛВС:
1) устойчивость к повреждениям отдельных рабочих станций или кабельных сетей;
2) простота поиска повреждения в кабельной сети;
3) возможность расширения сети через подключение дополнительных концентраторов.
Недостаток топологии ЛВС типа «звезда» – высокая стоимость и не очень высокая надежность из–за зависимости работы всей сети от центрального узла. При топологии ЛВС типа «кольцо» все компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо.
Сигналы предаются по кольцу только в одном определенном направлении. Если рабочая станция получает информацию, предназначенную для другого компьютера, она передает ее дальше по кольцу.
Если информация предназначена для получившего ее компьютера, то она дальше не передается.
Основное преимущество ЛВС с кольцевой топологией – простота устранения повреждений в кабельной сети.
Недостаток кольцевой топологии – при выходе из строя хотя бы одной из рабочих станций работа всей сети останавливается.
Существуют также комбинированные типы сетей, например комбинация топологий «шина» и «звезда».
Выбор топологии ЛВС в каждом отдельном случае зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий.
16 СРЕДА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ МЕЖДУ КОМПЬЮТЕРАМИ. ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ
Среда передачи сигналов между компьютерами – это провода или кабели, используемые для соединения в локальных вычислительных сетях (ЛВС). Выделяют три группы кабелей: коаксиальный кабель, витая пара и оптоволоконный кабель.
Коаксиальный кабель бывает двух видов – тонкий и толстый. Оба они имеют медную жилу, окруженную металлической оплеткой, поглощающей внешние шумы и перекрестные помехи.
Достоинства коаксиального кабеля:
1) простая конструкция, небольшая масса;
2) хорошая электрическая изоляция;
3) возможность работы на довольно больших расстояниях и высоких скоростях.
Витая пара – это витое двухжильное проводное соединение. Кабель данного типа может быть экранированным и неэкранированным. Неэкрани–рованная витая пара (UTP) делится на пять категорий, из которых пятая наиболее часто применяется в сетевых технологиях. Экранированная витая пара (STP) поддерживает передачу сигналов на более высоких скоростях и на большее расстояние, чем UTP.
Достоинства витой пары:
1) более низкая стоимость по сравнению с другими типами кабелей;
2) простота установки.
Недостатки витой пары:
1) плохая защита от электрических помех и несанкционированного доступа;
2) ограниченность по дальности и скорости передачи данных.
Оптико–волоконный кабель – это самое дорогостоящее средство соединения для ЛВС. По сравнению с коаксиальным кабелем и витой парой оптико–волоконные линии имеют следующие преимущества:
1) способность передавать информацию с очень высокой скоростью;
2) небольшую массу;
3) невосприимчивость к электрическим помехам;
4) защищенность от несанкционированного доступа;
5) полную пожаро–и взрывобезопасность. При выборе типа кабеля для ЛВС исходят из следующих условий:
1) максимального расстояния, на которое необходимо передавать информацию;
2) стоимости монтажа и эксплуатации кабельной сети;
3) скорости передачи информации;
4) безопасности передачи информации.
В кабельных сетях используются две технологии передачи данных: широкополосная передача данных, когда с помощью аналоговых сигналов в одном кабеле одновременно организуется несколько каналов; узкополосная передача данных, когда цифровые сигналы передаются только по одному каналу. В отдельную группу выделяют беспроводные сети передачи данных. Чаще всего беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, в которой используется кабель. Беспроводные сети используют пять способов передачи данных:
1) инфракрасное излучение;
2) лазер;
3) радиопередача в узком спектре;
4) радиопередача в рассеянном спектре;
5) передача «точка–точка».
Коаксиальный кабель бывает двух видов – тонкий и толстый. Оба они имеют медную жилу, окруженную металлической оплеткой, поглощающей внешние шумы и перекрестные помехи.
Достоинства коаксиального кабеля:
1) простая конструкция, небольшая масса;
2) хорошая электрическая изоляция;
3) возможность работы на довольно больших расстояниях и высоких скоростях.
Витая пара – это витое двухжильное проводное соединение. Кабель данного типа может быть экранированным и неэкранированным. Неэкрани–рованная витая пара (UTP) делится на пять категорий, из которых пятая наиболее часто применяется в сетевых технологиях. Экранированная витая пара (STP) поддерживает передачу сигналов на более высоких скоростях и на большее расстояние, чем UTP.
Достоинства витой пары:
1) более низкая стоимость по сравнению с другими типами кабелей;
2) простота установки.
Недостатки витой пары:
1) плохая защита от электрических помех и несанкционированного доступа;
2) ограниченность по дальности и скорости передачи данных.
Оптико–волоконный кабель – это самое дорогостоящее средство соединения для ЛВС. По сравнению с коаксиальным кабелем и витой парой оптико–волоконные линии имеют следующие преимущества:
1) способность передавать информацию с очень высокой скоростью;
2) небольшую массу;
3) невосприимчивость к электрическим помехам;
4) защищенность от несанкционированного доступа;
5) полную пожаро–и взрывобезопасность. При выборе типа кабеля для ЛВС исходят из следующих условий:
1) максимального расстояния, на которое необходимо передавать информацию;
2) стоимости монтажа и эксплуатации кабельной сети;
3) скорости передачи информации;
4) безопасности передачи информации.
В кабельных сетях используются две технологии передачи данных: широкополосная передача данных, когда с помощью аналоговых сигналов в одном кабеле одновременно организуется несколько каналов; узкополосная передача данных, когда цифровые сигналы передаются только по одному каналу. В отдельную группу выделяют беспроводные сети передачи данных. Чаще всего беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, в которой используется кабель. Беспроводные сети используют пять способов передачи данных:
1) инфракрасное излучение;
2) лазер;
3) радиопередача в узком спектре;
4) радиопередача в рассеянном спектре;
5) передача «точка–точка».
17 СТАНДАРТНЫЕ ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО СЕТИ
Стандартные протоколы, используемые программным и аппаратным обеспечением ЛВС, определяют способ передачи данных по сети. Наиболее распространенными являются модели стандартных протоколов OSI и IEEE Project 802.
Международная организация по стандартизации ISO (International Standards Organization) разработала базовую модель взаимодействия открытых–систем OSI (Open Systems Interconnection), которая стала международным стандартом передачи данных. Модель OSI разбивает сетевое соединение на семь уровней:
1) уровень приложений (Application Layer), где работают пользовательские приложения. Данный уровень не предоставляет своих услуг другим уровням модели;
2) уровень представления (Presentation Layer), где обеспечивается возможность понимания уровнем приложений одного компьютера информации, посланной уровнем приложений другого. Задачи представительского уровня – трансляция данных из одного формата в другие, сжатие данных и их шифровка;
3) сеансовый уровень (Session Layer), где организуются диалог между процессами на разных машинах, управление этим диалогом и прерывание его по окончании;
4) транспортный уровень (Transport Layer), где обеспечиваются взаимодействие между приложениями и коммуникационными уровнями, а также разбиение данных на пакеты и их доставку адресатам;
5) сетевой уровень (Network Layer), где обеспечивается возможность соединения двух конечных систем, находящихся в разных подсетях;
6) уровень канала данных (Data–Link Layer), где организуется надежная передача данных через канал связи. Этот уровень обеспечивает физическую адресацию, уведомления об ошибках, порядок доставки пакетов и управление потоком данных;
7) физический уровень (Physical Layer), где определяются электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации, управляющие физическим соединением узлов сети. Данный уровень определяет тип среды передачи, методы передачи и т.п. Основная идея модели OSI заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, благодаря чему общая задача передачи данных делится на отдельные подзадачи.
Протокол передачи данных – это необходимые соглашения для связи одного уровня с выше–и нижерасположенными уровнями.
Пакет документов Project 802 был разработан институтом IEEE. От модели OSI он отличается тем, что более детально определяет стандарты для физических компонентов сети.
Кроме ISO и IEEE, разработкой собственных протоколов занимаются многие фирмы. Например, фирмой «IBM» был разработан сетевой протокол IBM NetBIOS (Network Basic Input Output System – Сетевая операционная система ввода–вывода).
Международная организация по стандартизации ISO (International Standards Organization) разработала базовую модель взаимодействия открытых–систем OSI (Open Systems Interconnection), которая стала международным стандартом передачи данных. Модель OSI разбивает сетевое соединение на семь уровней:
1) уровень приложений (Application Layer), где работают пользовательские приложения. Данный уровень не предоставляет своих услуг другим уровням модели;
2) уровень представления (Presentation Layer), где обеспечивается возможность понимания уровнем приложений одного компьютера информации, посланной уровнем приложений другого. Задачи представительского уровня – трансляция данных из одного формата в другие, сжатие данных и их шифровка;
3) сеансовый уровень (Session Layer), где организуются диалог между процессами на разных машинах, управление этим диалогом и прерывание его по окончании;
4) транспортный уровень (Transport Layer), где обеспечиваются взаимодействие между приложениями и коммуникационными уровнями, а также разбиение данных на пакеты и их доставку адресатам;
5) сетевой уровень (Network Layer), где обеспечивается возможность соединения двух конечных систем, находящихся в разных подсетях;
6) уровень канала данных (Data–Link Layer), где организуется надежная передача данных через канал связи. Этот уровень обеспечивает физическую адресацию, уведомления об ошибках, порядок доставки пакетов и управление потоком данных;
7) физический уровень (Physical Layer), где определяются электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации, управляющие физическим соединением узлов сети. Данный уровень определяет тип среды передачи, методы передачи и т.п. Основная идея модели OSI заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, благодаря чему общая задача передачи данных делится на отдельные подзадачи.
Протокол передачи данных – это необходимые соглашения для связи одного уровня с выше–и нижерасположенными уровнями.
Пакет документов Project 802 был разработан институтом IEEE. От модели OSI он отличается тем, что более детально определяет стандарты для физических компонентов сети.
Кроме ISO и IEEE, разработкой собственных протоколов занимаются многие фирмы. Например, фирмой «IBM» был разработан сетевой протокол IBM NetBIOS (Network Basic Input Output System – Сетевая операционная система ввода–вывода).
18 ЕДИНИЦЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И МЕТОДЫ ДОСТУПА В ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ
Пакет – это небольшой блок информации, который легче и быстрее передается по сетевому кабелю. Пакеты являются основными единицами информации в сетевых коммуникациях.
Все пакеты включают в себя следующие сетевые компоненты:
1) адрес источника;
2) информацию;
3) адрес места назначения;
4) инструкции и информация для проверки ошибок. Стандартный пакет состоит из трех разделов:
1) заголовка, который включает сигнал, определяющий содержание пакета, адрес источника информации, адрес места назначения, информацию, синхронизирующую передачу;
2) информации для передачи;
3) трейлера, т.е. информации для проверки ошибок.
В случае если в ЛВС несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю, возникает такая проблема передачи данных, как коллизия.
Коллизия – это попытка одновременной передачи пакетов данных двумя или более компьютерами, что вызывает «столкновение» данных и их повреждение.
Для избежания подобных ошибок необходимо управлять потоком информации в сети с помощью методов доступа к данным.
Метод доступа к данным – это набор правил и инструкций, определяющих, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
Существуют три основных метода доступа к данным:
1) множественный доступ с контролем несущей. Выделяют две разновидности этого метода доступа:
а) CSMa/CD – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий, характеризующийся тем, что перед началом передачи компьютер определяет, свободен канал передачи данных или занят. Если канал свободен, компьютер начинает передачу;
б) CSMA/cA – множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий, характеризующийся тем, что каждый компьютер перед этапом передачи данных в сеть сигнализирует о своем намерении остальным компьютерам, что позволяет избежать возможных коллизий. Метод доступа CSMA/CA работает медленнее, чем CSMA/CD;
2) доступ с передачей маркера.
Маркер – это пакет особого типа, перемещающийся по ЛВС от компьютера к компьютеру. Чтобы переслать информацию в сети, компьютеру необходимо дождаться прихода свободного маркера. Заполнив маркер информацией, а также адресом отправителя и получателя посылаемых данных, компьютер отправляет его по сетевому кабелю. В этом случае другие компьютеры уже не могут передавать свои данные;
3) доступ по приоритету запроса.
Это один из самых новых методов доступа, характеризующийся тем, что связь осуществляется только между компьютером–отправителем, концентратором и компьютером–получателем, т.е. концентратор управляет доступом к кабелю и передачей информации.
Все пакеты включают в себя следующие сетевые компоненты:
1) адрес источника;
2) информацию;
3) адрес места назначения;
4) инструкции и информация для проверки ошибок. Стандартный пакет состоит из трех разделов:
1) заголовка, который включает сигнал, определяющий содержание пакета, адрес источника информации, адрес места назначения, информацию, синхронизирующую передачу;
2) информации для передачи;
3) трейлера, т.е. информации для проверки ошибок.
В случае если в ЛВС несколько компьютеров должны иметь совместный доступ к кабелю, возникает такая проблема передачи данных, как коллизия.
Коллизия – это попытка одновременной передачи пакетов данных двумя или более компьютерами, что вызывает «столкновение» данных и их повреждение.
Для избежания подобных ошибок необходимо управлять потоком информации в сети с помощью методов доступа к данным.
Метод доступа к данным – это набор правил и инструкций, определяющих, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
Существуют три основных метода доступа к данным:
1) множественный доступ с контролем несущей. Выделяют две разновидности этого метода доступа:
а) CSMa/CD – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий, характеризующийся тем, что перед началом передачи компьютер определяет, свободен канал передачи данных или занят. Если канал свободен, компьютер начинает передачу;
б) CSMA/cA – множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий, характеризующийся тем, что каждый компьютер перед этапом передачи данных в сеть сигнализирует о своем намерении остальным компьютерам, что позволяет избежать возможных коллизий. Метод доступа CSMA/CA работает медленнее, чем CSMA/CD;
2) доступ с передачей маркера.
Маркер – это пакет особого типа, перемещающийся по ЛВС от компьютера к компьютеру. Чтобы переслать информацию в сети, компьютеру необходимо дождаться прихода свободного маркера. Заполнив маркер информацией, а также адресом отправителя и получателя посылаемых данных, компьютер отправляет его по сетевому кабелю. В этом случае другие компьютеры уже не могут передавать свои данные;
3) доступ по приоритету запроса.
Это один из самых новых методов доступа, характеризующийся тем, что связь осуществляется только между компьютером–отправителем, концентратором и компьютером–получателем, т.е. концентратор управляет доступом к кабелю и передачей информации.
19 СЕТЕВЫЕ АРХИТЕКТУРЫ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Сетевая архитектура ЛВС представляет собой совокупность различных комбинаций сетевых топологий, протоколов передачи данных и стандартных методов доступа к данным. Выделяют три основных типа сетевых архитектур ЛВС.
1. Локальная сеть Token Ring. Модель ЛВС Token Ring была разработана в 1984 г. фирмой «IBM». Данная сетевая модель характеризуется следующими параметрами:
1) среда передачи данных – витая пара (UPT или SPT) или оптоволоконный кабель;
2) скорость передачи данных – 4 Мбит/с или 16 Мбит/с;
3) технология передачи данных – узкополосная;
4) сетевая топология – «звезда» или «кольцо»;
1. Локальная сеть Token Ring. Модель ЛВС Token Ring была разработана в 1984 г. фирмой «IBM». Данная сетевая модель характеризуется следующими параметрами:
1) среда передачи данных – витая пара (UPT или SPT) или оптоволоконный кабель;
2) скорость передачи данных – 4 Мбит/с или 16 Мбит/с;
3) технология передачи данных – узкополосная;
4) сетевая топология – «звезда» или «кольцо»;