Компьютерные сети, Аппаратные средства компьютерных сетей. Топология локальных сетей. Характеристики каналов (линий) связи

Одной из наиболее полезных возможностей, предоставляемых современными компьютерами, является возможность использования его для автоматизированного обмена информацией с другими компьютерами по линиям связи. Реализуется эта возможность с помощью компьютерных сетей — объединений компьютеров.

Под компьютерной телекоммуникационной (вычислительной) сетью понимается программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по линиям связи. Для организации такого обмена, в первую очередь, требуется ряд аппаратных средств, позволяющих организовать специальные или использовать уже существующие линии связи для приема и передачи цифровой информации.

При использовании аналоговой линии связи (например, телефонной) для обмена данными требуется устройство модулятор-демодулятор (модем), выполняющий преобразование цифровых сигналов в аналоговые. Пример такого устройства — модем для коммутируемой телефонной линии.

При использовании цифровой линии связи (например, специализированной компьютерной сети) применяется устройство-адаптер, выполняющее преобразование кодов в стандарт, используемый сетью. Примером такого устройства может служить адаптер для подключения к сети Ethernet.

Комплекс из линии связи и устройств, передающих и принимающих информацию, называется каналом связи.

К основным характеристикам любого канала связи относят:

Пропускную способность. Это количество информации, которое можно передать через этот канал за единицу времени. Единицей измерения, таким образом, оказывается количество битов в секунду. В некоторых случаях указывают два числа — пропускную способность при приеме и при передаче данных.

Надежность канала. Под надежностью канала понимают вероятность возникновения ошибки при передаче данных. Чем меньше вероятность, тем надежнее канал. Надежность канала — интегральная характеристика, которая зависит от типа линии, используемой технологии и конкретного канала. Если возникает необходимость, ее рассчитывают как отношение времени, когда канал не мог передавать данные, ко времени, когда он эти данные передавал.

Максимальную дальность. В зависимости от используемой технологии передачи данных, канал связи может иметь некоторую максимальную длину. Например, в сети, построенной по стандартам FastEthernet, максимальная длина медного кабеля между узлом и устройством сети — 100 метров.

Основными характеристиками технологий обмена данными, применяемыми при создании сетей, являются характеристики максимальной пропускной способности, количества объединяемых в сеть компьютеров и максимального расстояния, на котором возможен обмен данными.

По этим характеристикам среди технологий выделяют:

Локальные сети. Это сети, с потенциально ограниченным числом компьютеров и/или небольшой длиной линий связи. Такие сети обладают высокой скоростью при сравнительно небольшой цене, но могут увеличиваться только до определенных пределов. Например, в сети FastEthernet не должно быть более 1024 узлов. Если возникает необходимость, то такие сети делят на отдельные сегменты и объединяют с помощью специального оборудования.

Территориальные сети. Это сети с потенциально неограниченным числом компьютеров, но сравнительно небольшой длиной линий связи (т. е. расположенные на сравнительно небольшой территории — одного города, например).

Глобальные сети. Это сети, объединяющие большие территории. Такие сети, как правило, создаются крупными организациями для предоставления услуг связи. В них используют высокоскоростные, специализированные линии дальней связи. Основное назначение глобальных сетей — организация взаимодействия между более мелкими территориальными сетями.

При создании локальных сетей важное значение имеет общий принцип соединения компьютеров и устройств сети линиями связи. Такой принцип соединения называется топологией сети.

Рассматривают три основные топологии (фактически, способа соединения):

Общая шина. Для связи всех компьютеров в сети создается общий канал обмена данными, к которому подключаются все машины (самый простой пример — все компьютеры подключаются к общему кабелю). Способ логически самый простой, но небезопасный, ограничивающий количество компьютеров в сети и иногда приводящий к техническим проблемам.

 

Звезда. Компьютеры соединяются со специальным устройством — концентратором (или коммутатором) отдельными линиями связи. При этом возрастает надежность, такая сеть менее чувствительна к отказам, но она требует центрального устройства, прокладки большего количества линий и зависит от работы центрального устройства. Это самый популярный сейчас способ построения сетей.

 

Кольцо. В этой топологии компьютеры соединяются по кругу. Физически это реализуется с помощью устройств-коммутаторов, логически — специальным программным обеспечением. Такая топология требует сложных программ, но позволяет контролировать состояние сети (устраняя ошибки или используя резервное «кольцо» связи) и не теряет производительности под большой нагрузкой.

 

 

 

Сети соединяются между собой с помощью специализированных компьютеров на основе общих межсетевых протоколов обмена. Межсетевые протоколы обмена — наборы правил, позволяющие передавать информацию независимо от технологии, использованной для организации сети. Такие протоколы позволяют организовать транзитную передачу данных, объединяя так сети. Образованное таким образом самое крупное объединение сетей называется межсетевой средой — Интернетом.