Локальные и глобальные компьютерные сети. Адресация в сетях. Аппаратные и программные средства организации компьютерных сетей

Базовые понятия

Компьютерная сеть, локальная компьютерная сеть, глобальная компьютерная сеть, сервер, клиент (рабочая станция), сетевой адаптер, сетевая операционная система, топология локальной компьютерной сети, протокол обмена в глобальной компьютерной сети, программа-сервер, программа-клиент, способ доступа к ресурсам глобальной сети.

 

Обязательно изложить

Для передачи информации с помощью технических средств используются кодирующее устройство, пред­назначенное для преобразования исходного сообщения источника информации к виду, удобному для пе­редачи, и декодирующее устройство, необходимое для преобразования кодированною сообщения в исходное.

При передаче информации необходимо учитывать тот факт, что информация при этом может теряться или искажаться, т.е. присутствуют помехи. Для нейтрализации помех при передаче информации зачастую используют помехоустойчивый избыточный код, который позволяет восстановить исходную информацию даже в случае некоторого искажения.

Основными устройствами для быстрой передачи информации на большие расстояния в настоящее время являются телеграф, радио, телефон, телевизионный передатчик, телекоммуникационные сети на базе вычислительных систем.

Под компьютерной сетью понимают систему распределенных на территории аппаратных, программ­ных и информационных ресурсов (средств ввода/вывода, хранения и обработки информации), связанных между собой каналами передачи данных. При этом обеспечивается совместный доступ пользователей к информации (базам данных, документам и т.д.) и ресурсам (жесткие диски, принтеры, накопители CD-ROM, модемы, выход в глобальную сеть и т.д.).

По территориальному признаку сети делят на локальные, региональные и глобальные. Локальные сети (LAN, Local Area Network'} охватывают ресурсы, расположенные друг от друга не более чем на несколько километров. Региональные сети охватывают город, рай­он, область, небольшую республику. Глобальные сети охватывают всю страну, несколько стран и целые континенты (например, сеть Интернет). Иногда выделяют корпоративные сети, где важно защитить информацию от несанкционированного доступа.

Основными свойствами локальной сети являются:

• высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

• низкий уровень ошибок передачи;

• эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

• ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.

Очень важным является вопрос топологии локальной сети. Под топологией компьютерной сети обычно понимают физическое расположение компьютеров сети относительно друг друга и способ соединения их линиями. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможность расширения сети.

Каждый компьютер, который функционирует в локальной сети, должен иметь сетевой адаптер (сетевую карту). Функцией сетевого адаптера является передача и прием сигналов, распространяемых по кабелям связи. Кроме того, компьютер должен быть осна­щен сетевой операционной системой.

При конструировании сетей используют следующие виды кабелей:

• неэкранированная витая пара. Максимальное расстояние, на котором могут быть расположены компьютеры, соединенные этим кабелем, достигает 300 м. Скорость передачи информации — от 10 до 155 Мбит/с;

• экранированная витая пара. Скорость передачи информации — 16 Мбит/с на расстояние до 90 м. Обладает лучшей по сравнению с неэкранированной витой парой помехозащищенностью;

• коаксиальный кабель. Позволяет передавать информацию на расстояние до 2000 м со скоростью 2—44 Мбит/с;

• оптоволоконный кабель. Позволяет передавать информацию на расстояние до 10 000 м со скоростью до 10 Гбит/с.

В отличие от локальных сетей в глобальных сетях нет какого-либо единого центра управления. Основу сети составляют десятки и сотни тысяч компьютеров, соединенных теми или иными каналами связи.

Протокол обмена — это набор правил (соглаше­ние, стандарт) передачи информации в сети. Протоколы условно делятся на базовые (более низкого уровня), отвечающие за передачу информации любого типа, и прикладные (более высокого уровня), отвечающие за функционирование специализированных служб.

Программное обеспечение можно разделить на два класса:

• программы-серверы, которые размещаются на узле сети, обслуживающем компьютер пользователя;

• программы-клиенты, размещенные на компьютере пользователя и пользующиеся услугами сервера. Подключение к глобальной сети может осуществляться одним из способов:

• удаленный доступ по коммутируемой телефонной линии. В этом случае в распоряжении пользовате­ля должен быть модем, который преобразует подаваемую на него компьютером цифровую информацию в аналоговый сигнал {модуляция), и телефон. Аналоговый сигнал передается по телефонной линии, а модем на принимающей стороне совершает обратное преобразование информации (демодуляцию}. Скорость, с которой будет производиться обмен информацией, определяется, прежде всего, скоростью передачи модема пользователя и качеством телефонной линии. Для предупреждения искажения информации в процессе ее передачи и приема модем обычно работает в режи­ме коррекции ошибок, когда информация передается маленькими порциями, вычисляется контрольная сум­ма, которая также передается. Если отмечается искажение какой-то порции информации, ее передача повторяется;

• прямой доступ по выделенному каналу. Данный способ дороже, чаще его используют те или иные орга­низации. В качестве выделенных каналов могут использоваться коаксиальные и оптоволоконные кабели, ра­диорелейные линии, спутниковая связь.

 

Желательно изложить

Базовые топологии локальной сети: шина, звезда, кольцо. Достоинства и недостатки топологий.

 

Ссылка на материалы вопроса

1. "Информатика" № 19, с. 3 — 5, № 20, с. 3 — 7/ 2002.

2. Новиков Ю.В., Кондратенко СВ. Локальные ком­пьютерные сети: архитектура, алгоритмы, проектиро­вание. М.: ЭКОМ, 2001, 312 с.

2. Представление и кодирование информации с помощью знаковых систем. Алфавитный подход к определению количества информации

Базовые понятия

Знак, знаковая система, кодирование информации, количество информации, бит, алфавитный подход, вероятность.

 

Обязательно изложить

Под знаковой системой понимается набор знаков — одного типа или же нескольких типов вместе с системой правил, регулирующих сочетаемость знаков при создании сообщения. Например, устная речь — система, знаками которой являются фонемы. Их чередование и группировка по определенным правилам создают членораздельную речь, т.е. сообщение, содержа­щее определенную информацию. В музыке для создания сообщений также используются фонемы, но с другими правилами чередования и композиции. В гра­фических сообщениях знаками являются графические примитивы, сочетаемость которых подчиняется строгим правилам. Навязывая определенные правила сочетания, из примитивов можно создать знаки, позволяю­щие создавать письменные сообщения. В зависимости от выбранной совокупности правил их композиции можно получить письменную речь, язык программирования, систему счисления и т.д. Таким образом, числовая, символьная, графическая и звуковая информация представляется с помощью знаковых систем. Для обонятельной и осязательной информации пока не определены система знаков и правила композиции, однако мы убеждены, что таковые существуют.

С этих позиций кодирование информации можно рассматривать как запись сообщения в другой знаковой системе, или в той же знаковой системе, но с измененными правилами композиции, или в другой знаковой системе с измененными правилами композиции. Пример первой ситуации — кодирование числовой информации путем перевода числа из десятич­ной системы счисления в двоичную. Пример второй ситуации — шифрование, когда устанавливаются правила замены одних символов другими, что и приводит к новым правилам композиции при записи сообщений. Третий случай реализуется при кодировании не­прерывных видов информации: графической и звуковой, — когда дискретизация (задание кодировочной таблицы), по существу, создает новые правила композиции двоичных разрядов, запрещая последовательно­сти, не представленные в кодировочной таблице.

Многообразие знаковых систем, используемых для записи и кодирования сообщений, приводит к невозможности использовать для измерения количества информации бит, т.е. количество информации, содержащееся в сообщении, уменьшающем неопределенность наших знаний в два раза. В силу специфичности информации схемы определения количества информа­ции, связанные с ее содержательной стороной, оказываются не универсальными.

Универсальным оказывается алфавитный подход к измерению количества информации. В этом подходе сообщение, представленное в какой-либо знаковой системе, рассматривается как совокупность сообще­ний о том, что заданная позиция в последовательности знаков занята равновероятно любым знаком системы. Угадывание этого знака производится по алгоритму последовательного деления количества знаков N, образующих систему, пополам. Поскольку, выясняя, в какой половине находится угадываемый знак, мы получаем информацию в один бит (по определению), количество информации, содержащееся в одном символе (информационный вес — г), определя­ется решением показательного уравнения (Р.Хартли):

2; - N.

Полная информация, содержащаяся в сообщении, определяется по формуле:

Количество информации = К • г,

— где К — количество знаков в сообщении. Например, для двоичной знаковой системы N = 2, т.е. 1=1 бит, так что количество информации совпадает с чис­лом двоичных знаков. В случае системы знаков, кото­рая используется для изображения блок-схем, N = 8, т.е. г = 3, так что блок-схема, состоящая из 5 элементов (начало, ввод информации, обработка, вывод информации, конец), содержит информацию 15 бит. В случае знаковой системы, основанной на таблице ASCII, N = 256, z — 8 бит (1 байт), так что сообщение, состоящее из 11 символов (слово — информатика), содержит 11 байт информации.

В реальных сообщениях, как правило, предположе­ние о том, что в заданной позиции с одинаковой вероятностью может находиться любой знак системы, не выполняется. Для того чтобы обобщить алфавитный подход, представим формулу Хартли иначе. Заметим, что вероятность р обнаружения заданного знака в заданной позиции в предположении равной вероятности равна р — 1/N. Вспоминая определение логарифма, запишем формулу Хартли в виде:

i — log2N — — log.jp.

Количество информации в сообщении, состоящем из К знаков, равно (— К log^p).

Если вероятность появления знака номера п равна рп и в сообщении он встречается Кп раз, естественно предположить, что количество информации в сообще­нии, связанное с этим знаком, равно (— K^logy^), a полное количество информации в сообщении должно определяться равенством (К.Шеннон):

Количество информации = S(—

— где суммирование проводится по номерам знаков, встречающихся в сообщении.

 

Ссылка на материалы вопроса

1. Семакин И., Залогова А., Русаков С., Шестакова А. Информатика. Базовый курс. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001, 378 с.

2. Бешенков С., Ракитина Е. Информатика. Систематический курс. Учебник для 10-го класса. М.: Лабо­ратория Базовых Знаний, 2001, 432 с.

3. Практическое задание. Работа с дискетой (форматирование, создание системной дискеты) в среде операционной системы

Отметим, что дискета является устаревшим носите­лем информации, поскольку позволяет сохранить лишь 1,44 Мб информации, в то время как большинство программ создают файлы больших объемов. К тому же дискеты сейчас продаются уже отформатированными. Еще одним очевидным недостатком современных дискет является их низкое качество.

Однако в отдельных случаях дискеты могут быть полезны, в частности, при восстановлении операционной системы, если она по каким-либо причинам не функционирует. Этому и посвящено задание:

1) выполнить форматирование дискеты;

2) выполнить форматирование дискеты с копиро­ванием на нее основных файлов операционной системы (создать загрузочную дискету).

Рассмотрим решение задач на примере ОС Windows.

В Windows можно действовать следующим образом: раскрыть папку Мой компьютер, выбрать диск А, вызвать контекстное меню (щелчком правой кнопкой мыши по обозначению диска А) и выбрать под­пункт Форматировать.

Ирана gus

изданное

Мой компьютер

Диск 3.5 (А:)

Диск 3,5

Емкость: 1,38 МБ Ш Занято: 0 байт П Свободно: 1,38 МБ

___£1)Панель у;

Si Принтерь ^ Ftppub He i§ Users на1' ggTmpHa'S: Э Student н SDosappH ^Win32apf dra([

1ение |ение |ение)ение (ение |ение

В появившемся диалоговом окне необходимо задать все параметры (в частности, в случае необходимости указать, что на дискету необходимо скопировать системные файлы) и нажать кнопку Начать. Типичный вид диалогового окна приведен ниже:

Форматирование: Диск 3,5 [А:]

JShestakovi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПЛАТЫ АВТОРСКОГО ГОНОРАРА ЗА ПУБЛИКАЦИИ В "ИНФОРМАТИКЕ" Дорогие авторы! Отправляя материалы для публикации в нашу газету, прикладывайте, пожалуйста, заполненный данными, необходимыми для выплаты гонорара. Фамилия Имя                                              индекс город		бланк с
Отчество	улица
Газета "ИНФОРМАТИКА" Паспортные данные серия номер	дом                    корпус                   квартира
	телефон
когда выдан	Дата рождения
кем выдан
Адрес прописки индекс  город	Место рождения
	Необходимость почтового перевода (да/нет)
улица
дом                   корпус               квартира	Номер страхового полиса Пенсионного фонда тельно)	(обяза-
Почтовый адрес для отправки гонорара жители Москвы получают гонорар в редакции, все остальные должны обязательно указать данный адрес, даже если он сов­падает с адресом прописки
	Номер свидетельства о постановке на учет в налоговом управлении (обязательно)

 

БИЛЕТ № 23

1. Глобальная сеть Интернет и ее информационные сервисы (электронная почта, Всемирная. паутина, файловые архивы и пр.). Поиск информации.

2. Логические переменные и функции, их преобразование. Таблицы истинности.

3. Задача. Разработка алгоритма (программы) на | | обработку данных строкового типа.