Компьютерные сети и телекоммуникации. Краткая характеристика

Подключение компьютеров к сети намного ускоряет и упрощает обмен информацией. В этом случае она непосредственно, без помощи человека, передается с одного компьютера на другой. На самом элементарном уровне сеть – это два компьютера, обменивающихся информацией по соединяющему их кабелю. Группа объединенных вместе компьютеров и других устройств называется сетью, а принцип работы с разделяемыми ресурсами – сетевым взаимодействием.

Локальная сеть (LAN) представляет собой несколько компьютеров, соединенных друг с другом кабелем и расположенных в одном месте, обычно на этаже здания или в небольшой фирме. Глобальные сети (WAN) - это совокупность локальных сетей, связанных коммуникационными каналами. Такие каналы представляют собой телефонные линии, арендуемые у различных телефонных компаний. Для построения глобальных сетей можно использовать спутниковые каналы, мобильные радиостанции или микроволновые приемопередатчики (транссирверы).

Компьютеры, не подключенные к сети, не получают эффективного доступа к разделяемым ресурсам. Сетевые компьютеры могут совместно работать со следующими устройствами: Факс-модемами, Сканерами, Жесткими дисками, Принтерами, а также с практически любыми другими подключаемыми к компьютерам устройствами.

Не каждый программный продукт способен работать в сети, даже если в ней инсталлирован. Программные пакеты имеют различные ограничения на использование ПО в сети. Сеть позволяет выполнять централизованное резервное копирование информации. На автономном компьютере при отсутствии резервных копий из-за ошибки или случайности можно потерять важные данные. Сети реализуют дополнительный уровень защиты с помощью паролей. Каждому работающему в сети пользователю можно присвоить отдельное учетное имя и пароль.

В локальных сетях компьютеры могут выступать в роли: Клиентов, которые используют сетевые ресурсы, но не предоставляют свои ресурсы другим компьютерам; Одноранговых узлов, работающих с сетевыми ресурсами и разрешающих доступ других машин к своим ресурсам; Серверов, предоставляющих свои ресурсы другим машинам.

Для одноранговых с етей характерно отсутствие централизованного управления. В них нет серверов. При необходимости пользователи работают с общими дисками и такими ресурсами, как принтеры и факсы. Одноранговые сети организуются по рабочим группам. Рабочие группы не обеспечивают сильного контроля защиты. В них нет центрального процесса регистрации. При регистрации на одном узле пользователь получает доступ к любым ресурсам в сети, не защищенным специальным паролем.

В гибридных сетях имеются все типы клиентов, а также (как правило) активные домены и рабочие группы. Это означает, что хотя большинство общих ресурсов находится на серверах, пользователи имеют доступ к любым ресурсам, определенным как разделяемые на компьютерах в рабочей группе. Для доступа к ресурсам рабочей группы, с которыми совместно работают одноранговые узлы сети, пользователям необязательно регистрироваться на контроллере домена.

Шинная топология часто применяется в небольших, простых или временных сетевых инсталляциях. В типичной сети с шинной топологией кабель содержит одну или более пар проводников, а активные схемы усиления сигнала или передачи его от одного компьютера к другому отсутствуют, т.о. шинная топология является пассивной. Когда одна машина посылает сигнал по кабелю, все другие узлы получают эту информацию, но только один из них (адрес которого совпадает с адресом закодированном в сообщении) принимает ее. Остальные отбрасывают сообщение. В каждый момент времени отправлять сообщение может только один компьютер, поэтому число подключенных к сети машин значительно влияет на ее быстродействие. В сетях с шинной топологией кабели нельзя оставлять без оконечной нагрузки.

В топологии типа “звезда” все кабели идут к компьютерам от центрального узла, где они подключаются к концентратору (hub). Звездообразная топология применяется в сосредоточенных сетях, в которых конечные точки достижимы из центрального узла. Она хорошо подойдет в тех случаях, когда предполагается расширение сети и требуется высокая надежность. Каждый компьютер в сети с топологией типа “звезда” взаимодействует с центральным концентратором, который передает сообщение всем компьютерам или только компьютеру-адресату. Активный концентратор регенерирует электрический сигнал и посылает его всем подключенным компьютерам. Для реализации сети с топологией типа “звезда” можно применять несколько типов кабелей. Гибридный концентратор позволяет использовать в одной звездообразной сети разные типы кабелей. Расширять звездообразную сеть можно путем подключения вместо одного из компьютеров еще одного концентратора и присоединения к нему дополнительных машин.

В кольцевой сети каждый компьютер связан со следующим, а последний - с первым, применяется в сетях, при большом числе обращающихся к сети клиентов. В сети с кольцевой топологией каждый компьютер соединяется со следующим компьютером, ретранслирующим ту информацию, которую он получает от первой машины. Благодаря такой ретрансляции сеть является активной, и в ней не возникают проблемы потери сигнала, как в сетях с шинной топологией.

Шинно-звездообразная топология комбинирует сети типа “звезда” и “шина”, связывая несколько концентраторов шинными магистралями. Если один из компьютеров отказывает, концентратор может выявить отказавший узел и изолировать неисправную машину. При отказе концентратора соединенные с ним компьютеры не смогут взаимодействовать с сетью, а шина разомкнется на два не связанных друг с другом сегмента. В звездообразно-кольцевой топологии сетевые кабели прокладываются аналогично звездообразной сети, но в центральном концентраторе реализуется кольцо.

Ячеистая (сотовая) топология характеризуется наличием избыточных связей между устройствами. Например, в истинной сети с сеточной структурой существует прямая связь между всеми устройствами сети. Для большого числа устройств такая схема оказывается неприемлемой. Большинство сотовых сетей не являются истинными ячеистыми структурами, а представляют собой гибридные сотовые сети, содержащие некоторые избыточные связи (но не между всеми узлами).

Кабельные линии состоят из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической. Кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присо­единение к нему различного оборудования. Скрученная пара проводов называется витой парой. Витая пара существует в экранированном варианте (STP), когда пара мед­ных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Суще­ствует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения — для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельно­го телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель состоит из тонких волокон, по которым распространяются световые сигналы. Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн.

Протоколы представляют собой согласованные способы обмена информацией между компьютерами. Аппаратные протоколы определяют, как функционируют и взаимодействуют между собою устройства. Когда компьютерной программе нужно обратиться к аппаратуре, она использует стандартный аппаратно-программный протокол. Программы взаимодействуют друг с другом посредством программных протоколов.

IP-телефония ( Интернет-телефония), означает голосовую телефонную связь между удаленными абонентами с использованием сетей передачи данных, рабо­тающих по протоколу IP. IP-телефония не ограничивается только диалогами между пользо­вателями ПК — существуют специальные шлюзы для связи с традиционными телефонными сетями и отдельными телефонами. Главный козырь IP-телефонии — низкая себестоимость разгово­ров, а потому и тарифы значительно более низкие, чем международные и меж­дугородные телефонные. Однако шлюзы являются довольно дорогими и слож­ными устройствами, которые исполняются как в виде ПК с дополнительными платами адаптеров, так и в виде специализированных устройств.