Класифікація за типом функціональної взаємодії

КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ

Введення

Комп'ютерна мережа (обчислювальна мережа, мережа передачі даних) - система зв'язку комп'ютерів і/або комп'ютерного устаткування (сервери, маршрутизатори і інше устаткування, канали зв'язку). Для передачі інформації можуть бути використані різні фізичні явища, як правило - різні види електричних, світлових сигналів або електромагнітного випромінювання.

Розрізняють два поняття мережі: комунікаційна мережа і інформаційна мережа.

Комунікаційна мережа призначена для передачі даних, також вона виконує завдання, пов'язані з перетворенням даних. Комунікаційні мережі розрізняються за типом використовуваних фізичних засобів з'єднання.

Інформаційна мережа призначена для зберігання інформації і складається з інформаційних систем. На базі комунікаційної мережі може бути побудована група інформаційних мереж.

Під інформаційною системою слід розуміти систему, яка є постачальником або споживачем інформації. Іншими словами - об'єкт, здатний здійснювати зберігання, обробку або передачу інформація. До складу інформаційної системи входять: комп'ютери, програми, користувачі і інші складові, призначені для процесу обробки і передачі даних. Надалі інформаційна система, призначена для вирішення завдань користувача, називатиметься - робоча станція (client). Робоча станція в мережі відрізняється від звичайного персонального комп'ютера (ПК) наявністю мережевої карти (мережевого адаптера), каналу для передачі даних і мережевого програмного забезпечення.

Під каналом зв'язку слід розуміти шлях або засіб, по якому передаються сигнали.

Канали зв'язку (data link) створюються по лініях зв'язку за допомогою мережевого устаткування і фізичних засобів зв'язку. Фізичні засоби зв'язку побудовані на основі витих пар, коаксіальних кабелів, оптичних каналів або ефіру. Між взаємодіючими інформаційними системами через фізичні канали комунікаційної мережі і вузли комутації встановлюються логічні канали.

Логічний канал - це шлях для передачі даних від однієї системи до іншої. Логічний канал прокладається по маршруту в одному або декількох фізичних каналах. Логічний канал можна охарактеризувати, як маршрут, прокладений через фізичні канали і вузли комутації.

Інформація в мережі передається блоками даних по процедурах обміну між об'єктами. Ці процедури називають протоколами передачі даних. Протокол - це сукупність правил, що встановлюють формат і процедури обміну інформацією між двома або декількома пристроями. Завантаження мережі характеризується параметром, званим трафіком. Трафік (traffic) - це потік повідомлень в мережі передачі даних. Під ним розуміють кількісний вимір у вибраних точках мережі числа блоків даних і їх довжини, що проходять, виражене в бітах в секунду.

Істотний вплив на характеристику мережі чинить метод доступу. Метод доступу - це спосіб визначення того, яка з робочих станцій зможе наступною використовувати канал зв'язку і як управляти доступом до каналу зв'язку (кабелю).

У мережі усі робочі станції фізично сполучені між собою каналами зв'язку по певній структурі, званою топологією. Топологія - це опис фізичних з'єднань в мережі, що вказує які робочі станції можуть зв'язуватися між собою. Тип топології визначає продуктивність, працездатність і надійність експлуатації робочих станцій, а також час звернення до файлового сервера. Залежно від топології мережі використовується той або інший метод доступу.

Склад основних елементів в мережі залежить від її архітектури. Архітектура - це концепція, що визначає взаємозв'язок, структуру і функції взаємодії робочих станцій в мережі. Вона передбачає логічну, функціональну і фізичну організацію технічних і програмних засобів мережі. Архітектура визначає принципи побудови і функціонування апаратного і програмного забезпечення елементів мережі.

Класифікації мереж

Для класифікації комп'ютерних мереж використовуються різні ознаки, вибір яких полягає в тому, щоб виділити з існуючого різноманіття такі, які дозволили б забезпечити цій класифікаційній схемі наступні обов'язкові якості,:

· можливість класифікації усіх, як існуючих, так і перспективних, комп'ютерних мереж;

· диференціацію істотно різних мереж;

· однозначність класифікації будь-якої комп'ютерної мережі;

· наочність, простоту і практичну доцільність класифікаційної схеми.

Певну невідповідність цих вимог один з одним робить завдання вибору раціональної схеми класифікації комп'ютерної мережі досить складною і такою, що не має до теперішнього часу однозначного рішення. В основному комп'ютерні мережі класифікують за ознаками структурної і функціональної організації.

2.1. Класифікація за розміром охопленої території:

Мережа, що використовує людське тіло (HAN, Human Area Network). Human Area Network - комп'ютерна мережа де як середовище передачі даних використовується людське тіло. Як носій інформації використовується слабке електричне поле на поверхні людського тіла. Передавач у визначеному місці в малій мірі змінює його, приймач реєструє ці зміни на поверхні тіла.

Персональна мережа (PAN, Personal Area Network). Personal Area Network - це мережа, побудована "навколо" людини. Ці мережі покликані об'єднувати усі персональні електронні пристрої користувача (персональні настільні комп'ютери, ноутбуки, телефони, кишенькові персональні комп'ютери, смартфони, гарнітури и.т.п.). Прикладом таких мереж є сісти на основі технології Bluetooth. Параметри PAN:

- Мале число абонентів

- Некритичність до напрацювання на відмову.

- Усі пристрої входять в PAN -сеть можна контролювати.

- Вузький радіус дії (30 метрів).

- Мережа повинна підтримувати до 8 учасників.

- Немає арбітражу середовища, тобто хто і як може працювати з цією мережею ніяк не контролюється, немає централізованого управління такою мережею.

Локальна мережа (LAN, Local Area Network) Локальна обчислювальна мережа (ЛВС) - комп'ютерна мережа, що покриває зазвичай відносно невелику територію або невелику групу будівель (будинок, офіс, фірму, інститут). Також існують локальні мережі, вузли яких рознесені географічно на відстані більше 12 500 км (космічні станції і орбітальні центри). Незважаючи на такі відстані, подібні мережі все одно відносять до локальних.

Також до цієї категорії мереж можна віднести HomePNA (англ. Home Phoneline Networking Alliance, HPNA). HPNA - об'єднана асоціація некомерційних промислових компаній, які просувають і стандартизують технології домашніх мереж за допомогою існуючих в будинках коаксіальних кабелів і телефонних ліній. Серед компаній-покровителів HPNA, які встановлюють курс організації, можна виділити AT&T, 2Wire, Motorola, CooperGate, Scientific Atlanta і K - Micro. HPNA створює промислові специфікації, які потім стандартизуються Міжнародним Союзом Телекомунікацій (International Telecommunication Union ITU), провідною світовою організацією стандартизації в області телі і радіо-комунікацій. HPNA також просуває технології, тестує і сертифікує членські продукти як схвалені HomePNA. HomePNA 3.1 один з нового покоління стандартів домашніх мереж, розроблений для нових "розважальних" застосувань, таких як IPTV (інтернет-телебачення), які припускають наявність високої і стійкої продуктивності в цілому будинку.

Технологія цього типу забезпечує додаткові можливості, такі як гарантована якість обслуговування (Quality of Service QoS) і використовується більшістю провайдерів (організацією, що надають доступ до таких мереж і займаються їх обслуговуванням) для забезпечення комерційного сервісу "triple play" (відео, звук і інформація). HomePNA 3.1 використовує частоти вище за тих, що використовуються технологіями ADSL, ISDN (технології передачі даних по телефонних лініях) і телефонними дзвінками на лінії і нижче за тих, що використовуються для телетрансляції і супутникової телетрансляції DVB - S по коаксіальному (телевізійному) кабелю, тому HomePNA 3.1 може співіснувати з цими сервісами в одних дротах. HomePNA 3.1 був розроблений як для збільшення функціональності в коаксіальних дротах і розширення їх мережевих можливостей, так і для подолання деяких обмежень телефонних мереж.

Вимоги для HomePNA 3.1:

- Стандартний телефонний або коаксіальний кабель.

- Устаткування, сертифіковане HomePNA.

Переваги HomePNA 3.1:

- Не вимагається проведення нових кабелів в будинок.

- Робота існуючих сервісів - телефону, факсу, DSL, супутникового телебачення не порушиться, завдяки тому, що HomePNA працює з різними частотами на одному коаксіальному або телефонному кабелі.

- Новітня продукція пропонує швидкість передачі даних до 320Мб/з, забезпечуючи можливість підтримки високочіткого телесигналу (High Definition TV HDTV) і стандартного телевізійного сигналу (Standart Definition TV SDTV).

- Гарантована якість обслуговування QoS, усуває мережеві "колізії". Це дозволяє потокам інформації в реальному часі, таким як IPTV, бути доставленими до клієнта без переривань.

- Максимальна кількість пристроїв, що підключаються, - 64.

- Пристрої можуть бути розташовані на відстані 300м. один від одного на телефонній лінії і на відстані більше кілометра один від одного на коаксіальному кабелі. Для будинків це більш ніж достатньо.

- Використовуються стандартні драйвера Ethernet, що дозволяє легко додавати будь-яку продукцію з Ethernet -портом, не торкаючись операційної системи.

- Необхідне устаткування має невисоку вартість.

- Розробляються нові технології, такі як 802.11 Wi - Fi, для створення змішаних дротяних/безпровідних домашніх мереж.

- Провайдери можуть надавати послуги телефону, інтернету і цифрового телебачення одним пакетом, за допомогою устаткування, сертифікованого HomePNA.

- Готельна індустрія розглядає HomePNA як ефективну дорогу опцію.

- Технологія працює в багатоквартирних будинках, надаючи сервіс "triple play" в квартири.

Глобальна обчислювальна мережа, ГВС (англ. Wide Area Network, WAN) є комп'ютерною мережею, що охоплює великі території і що включає десятки і сотні тисяч комп'ютерів. ГВС служать для об'єднання розрізнених мереж так, щоб користувачі і комп'ютери, де б вони не знаходилися, могли взаємодіяти з усіма іншими учасниками глобальної мережі. Деякі ГВС побудовані виключно для приватних організацій, інші є засобом комунікації корпоративних ЛВС з глобальною мережею Інтернет або за допомогою Інтернет з видаленими мережами, що входять до складу корпоративних. Частіше усього ГВС спирається на виділені лінії, на одному кінці яких маршрутизатор підключається до ЛВС, а на іншому концентратор зв'язується з іншими частинами ГВС.

Глобальні мережі відрізняються від локальних тим, що розраховані на необмежене число абонентів і використовують, як правило, не занадто якісні канали зв'язку і порівняно низьку швидкість передачі, а механізм управління обміном, у них в принципі не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах не набагато важливіша якість зв'язку, а сам факт її існування. Правда, зараз вже не можна провести чітку і однозначну межу між локальними і глобальними мережами. Більшість локальних мереж мають вихід в глобальну мережу, але характер переданої інформації, принципи організації обміну, режими доступу, до ресурсів усередині локальної мережі, як правило, сильно відрізняються від тих, що прийнято в глобальній мережі. І хоча усі комп'ютери локальної мережі в даному випадку включені також і в глобальну мережу, специфіку локальної мережі це не відміняє. Можливість виходу в глобальну мережу залишається усього лише одним з ресурсів, поділені користувачами локальної мережі.

Шина.

Фізична топологія шина, що іменується також лінійною шиною, складається з єдиного кабелю, до якого приєднані усі комп'ютери сегменту (мал.5).

Повідомлення посилаються по лінії усім підключеним станціям незалежно від того, хто є одержувачем. Кожен комп'ютер перевіряє кожен пакет в дроті, щоб визначити одержувача пакету. Якщо пакет призначений для іншої станції, то комп'ютер відкидає його. Якщо пакет призначений цьому комп'ютеру, то він отримає і обробить його.

 

 

Малюнок 5 - Топологія "шина"

Головний кабель шини, відомий як магістраль, має на обох кінцях заглушки (терминаторы) для запобігання віддзеркаленню сигналу.

Недоліки:

- важко ізолювати неполадки станції або іншого мережевого компонента;

- неполадки в магістральному кабелі можуть привести до виходу з ладу усієї мережі.

Кільце.

У фізичній топології "кільце" лінії передачі даних фактично утворюють логічне кільце, до якого підключені усі комп'ютери мережі (мал. 6).

 

 

Малюнок 6 - Топологія "кільце"

Доступ до носія в кільці здійснюється за допомогою маркерів (token), які пускаються по кругу від станції до станції, даючи їм можливість переслати пакет, якщо це треба. Комп'ютер може посилати дані

тільки тоді, коли володіє маркером.

Оскільки кожен комп'ютер при цій топології є частиною кільця, він має можливість пересилати будь-які отримані ним пакети даних, адресовані іншій станції.

Недоліки:

- неполадки на одній станції можуть привести до відмови усієї мережі;

- при переконфігурації будь-якої частини мережі необхідно тимчасово відключати усю мережу.

Зірка.

У топології Star (зірка) усі комп'ютери в мережі сполучені один з одним за допомогою центрального концентратора (мал. 7).

Усі дані, які посилає станція, прямують прямо на концентратор, який пересилає пакет у напрямі одержувача.

У цій топології тільки один комп'ютер може посилати дані в конкретний момент часу. При одночасній спробі двох і більше комп'ютерів переслати дані, усі вони дістануть відмову і будуть вимушені чекати випадковий

інтервал часу, щоб спробувати ще раз.

Ці мережі краще масштабуються, чим інші мережі. Неполадки на одній станції не виводять з ладу усю мережу. Наявність центрального концентратора полегшує додавання нового комп'ютера.

Недоліки:

- вимагає більше кабелю, чим інші топології;

- вихід з ладу концентратора виведе з ладу увесь сегмент мережі.

 

 

 

Малюнок 7 - Топологія "зірка"

 

 

Комірка.

Топологія Mesh (комірка) сполучає усі комп'ютери попарно (мал. 8).

 

Малюнок 8 - Топологія "комірка"

Мережі Mesh використовують значно більшу кількість кабелю, чим інші топології. Ці мережі значно важче встановлювати. Але ці мережі стійкі до збоїв (здатні працювати за наявності ушкоджень).

Змішані топології.

На практиці існує безліч комбінацій головних мережевих топологий. Розглянемо основні з них.

Змішана топологія Star Bus (зірка на шині) об'єднує топології Шина і Зірка (мал. 9).

 

 

Малюнок 9 - Топологія "зірка на шині"

Топологія Star Ring (зірка на кільці) відома також під назвою Star - wired Ring, оскільки сам концентратор виконаний як кільце.

Ця мережа ідентична топології "зірка", але насправді концентратор сполучений дротами як логічне кільце.

Також як і у фізичному кільці, в цій мережі посилаються маркери для визначення порядку передачі даних комп'ютерами.

Топологія Hybrid Mesh (гібридний осередок). Оскільки реалізація справжньої топології Mesh у великих мережах може бути дорогою, мережа топології Hybrid Mesh може надати деякі з істотних переваг справжньої мережі Mesh.

В основному застосовується для з'єднання серверів, що зберігають критично важливі дані (мал. 10).

 

 

Малюнок 10 - Топологія "гібридна комірка"

Питання:

1. Чим відрізняється комунікаційна мережа від інформаційної мережі?

2. Як розділяються мережі за територіальною ознакою?

3. Що таке інформаційна система?

4. Що таке канали зв'язку?

5. Дати визначення фізичного каналу зв'язку.

6. Дати визначення логічного каналу зв'язку.

7. Як називається сукупність правил обміну інформацією між двома або декількома пристроями?

8. Яким параметром характеризується завантаження мережі?

9. Що таке метод доступу?

10. Що таке сукупність правил, що встановлюють процедури і формат обміну інформацією?

11. Які елементи входять до складу мережі?

12. Як називається опис фізичних з'єднань в мережі?

13. Що таке архітектура мережі?

14. Чим відрізняється однорангова архітектура від клієнт серверної архітектури?

15. У якому випадку використовується однорангова архітектура?

16. Які переваги великомасштабної мережі з виділеним сервером?

17. Що таке сервер? Що таке клієнт?

18. Які сервіси надає клієнт серверна архітектура?

19. Перерахуєте види мережевих топологий.

Планування мережі з хабом

При виборі місця для установки концентратора беруть до уваги наступні аспекти: місце розташування;

відстані;

живлення.

Вибір місця установки концентратора є найбільш важливим етапом планування невеликої мережі. Хаб розумно розташувати поблизу геометричного центру мережі (на однаковій відстані від усіх комп'ютерів). Таке розташування дозволить мінімізувати витрату кабелю. Довжина кабелю від концентратора до будь-якого з комп'ютерів, що підключаються до мережі, або периферійних пристроїв не повинна перевищувати 100м

При плануванні мережі є можливість нарощування (каскадують) хабов.

Переваги концентратора

Концентратори мають багато переваг. По-перше, в мережі використовується топологія зірка, при якій з'єднання з комп'ютерами утворюють промені, а хаб є центром зірки. Така топологія спрощує установку і управління мережі. Будь-які переміщення комп'ютерів або додавання в мережу нових вузлів при такій топології дуже нескладно виконати. Крім того, ця топологія значно надійніша, оскільки при будь-якому ушкодженні кабельної системи мережа зберігає працездатність (перестає працювати лише пошкоджений промінь). Світлодіодні індикатори хаба дозволяють контролювати стан мережі і легко виявляти неполадки.

Різні виробники концентраторів реалізують у своїх пристроях різні набори допоміжних функцій, але найчастіше зустрічаються наступні:

· об'єднання сегментів з різними фізичними середовищами (наприклад, з різними видами кабелів);

· автосегментація портів - автоматичне відключення порту при його некоректній поведінці (ушкодження кабелю, інтенсивна генерація пакетів помилкової довжини і тому подібне);

· підтримка між концентраторами резервних зв'язків, які використовуються при відмові основних;

· захист передаваних по мережі даних від несанкціонованого доступу (наприклад, шляхом спотворення поля даних в кадрах, повторюваних на портах, що не містять комп'ютера з адресою призначення);

Мости і комутатори.

Міст (bridge) - ретрансляційна система, що сполучає канали передачі даних, об'єднує різнотипні канали передачі даних в один загальний.

Міст (bridge), а також його швидкодіючий аналог - комутатор (switching hub), ділять загальне середовище передачі даних на логічні сегменти. Логічний сегмент утворюється шляхом об'єднання декількох фізичних сегментів (відрізків кабелю) за допомогою одного або декількох концентраторів. Кожен логічний сегмент підключається до окремого порту моста/комутатора. При вступі кадру на який-небудь з портів міст/комутатор повторює цей кадр, але не на усіх портах, як це робить концентратор, а тільки на тому порту, до якого підключений сегмент, комп'ютер-адресат, що містить.

Мости можуть сполучати сегменти, що використовують різні типи носіїв і сполучати мережі з різними методами доступу до каналу.

Комутатор

Комутатор (switch) - пристрій, що здійснює вибір одного з можливих варіантів напряму передачі даних. У комунікаційній мережі комутатор є ретрансляційною системою (система, призначена для передачі даних або перетворення протоколів), прозорості (тобто комутація здійснюється тут без якої-небудь обробки даних), що має властивість. Комутатор не має буферів і не може накопичувати дані. Тому при використанні комутатора швидкості передачі сигналів в каналах передачі даних, що сполучаються, мають бути однаковими. На відміну від інших видів ретрансляційних систем, тут, як правило, не використовується програмне забезпечення.

Спочатку комутатори використовувалися лише в територіальних мережах. Потім вони з'явилися і в локальних мережах, наприклад, приватні установські комутатори. Пізніше з'явилися комутовані локальні мережі. Їх ядром стали комутатори локальних мереж.

Комутатор (Switch) може сполучати сервери і служити основою для об'єднання декількох робітників груп. Він направляє пакети даних між вузлами мережі. Кожен комутований сегмент дістає доступ до каналу передачі даних без конкуренції і бачить тільки той трафік, який прямує в його сегмент. Комутатор повинен надавати кожному порту можливість з'єднання з максимальною швидкістю без конкуренції з боку інших портів (на відміну від спільно використовуваного концентратора). Зазвичай в комутаторах є один або два високошвидкісні порти, а також хороші інструментальні засоби управління. Комутатором можна замінити маршрутизатор, доповнити їм нарощуваний маршрутизатор або використовувати комутатор як основа для з'єднання декількох концентраторів. Комутатор може служити відмінним пристроєм для напряму трафіку між концентраторами мережі робочої групи і завантаженими файл-серверами.

Комутатор локальної мережі

Комутатор локальної мережі (local - area network switch) - пристрій, що забезпечує взаємодію сегментів одній або групи локальних мереж.

Комутатор локальної мережі, як і звичайний комутатор, забезпечує взаємодію підключених до нього локальних мереж. Але на додаток до цього він здійснює перетворення інтерфейсів, якщо з'єднуються різні типи сегментів локальної мережі. У перелік функцій, що виконуються комутатором локальної мережі, входять забезпечення крізної комутації, наявність засобів маршрутизації, підтримка простого протоколу управління мережею, імітація моста або маршрутизатора, організація віртуальних мереж, швидкісна ретрансляція блоків даних.

Маршрутизатор

Маршрутизатор (router) - ретрансляційна система, що сполучає дві комунікаційні мережі або їх частини. З'єднання пар комунікаційних мереж здійснюється через маршрутизатори, які здійснюють необхідне перетворення вказаних протоколів. Маршрутизатор працює з декількома каналами, направляючи в який-небудь з них черговий блок даних. Маршрутизатори обмінюються інформацією про зміни структури мереж, трафік і їх стан. Завдяки цьому, вибирається оптимальний маршрут дотримання блоку даних в різних мережах від абонентської системи-відправника до системи-одержувача. Маршрутизатори забезпечують також з'єднання адміністративно незалежних комунікаційних мереж. Маршрутизатором може бути як спеціальний електронний пристрій, так і спеціалізований комп'ютер, підключений до декількох мережевих сегментів за допомогою декількох мережевих карт.

 

 

Шлюзи

Шлюз (gateway) - ретрансляційна система, що забезпечує взаємодію інформаційних мереж. Шлюз є найбільш складною ретрансляційною системою, що забезпечує взаємодію мереж з різними наборами протоколів. У свою чергу, набори протоколів можуть спиратися на різні типи фізичних засобів з'єднання. У тих випадках, коли з'єднуються інформаційні мережі, то в них частина рівнів може мати одні і ті ж протоколи. Тоді мережі з'єднуються не за допомогою шлюзу, а на основі простіших ретрансляційних систем, наприклад маршрутизаторами і мостами. Необхідність в мережевих шлюзах виникає при об'єднанні двох систем, що мають різну архітектуру. Як шлюз зазвичай використовується виділений комп'ютер, на якому запущено програмне забезпечення шлюзу і проводяться перетворення, що дозволяють взаємодіяти декільком системам в мережі. Іншою функцією шлюзів є перетворення протоколів. Шлюзи складні в установці і налаштуванні. Шлюзи працюють повільніше, ніж маршрутизатори.

Кабельні системи

Виділяють два великі класи кабелів: електричні і оптичні, які принципово розрізняються за способом передачі по них сигналу.

Відмітна особливість оптоволоконних систем - висока вартість як самого кабелю (в порівнянні з мідним), так і спеціалізованих настановних елементів (розеток, роз'ємів, з'єднувачів і тому подібне). Правда, головний вклад до вартості мережі вносить ціна активного мережевого устаткування для оптоволоконних мереж.

Оптоволоконні мережі застосовуються для горизонтальних високошвидкісних каналів, а також все частіше стали застосовуватися для вертикальних каналів зв'язку (межэтажных з'єднань).

Оптоволоконні кабелі в майбутньому зможуть скласти реальну конкуренцію мідним високочастотним, оскільки вартість виробництва мідних кабелів знижуватися не буде, адже для нього потрібна дуже чиста мідь, запасів якої на землі значно менше, чим кварцевого піску, з якого проводять оптоволокно.

Типи кабелів

Існує декілька різних типів кабелів, використовуваних в сучасних мережах. Нижче приведені найбільш часто використовувані типи кабелів. Безліч різновидів мідних кабелів складають клас електричних кабелів, використовуваних як для прокладення телефонних мереж, так і для інсталяції комп'ютерних мереж. По внутрішній будові розрізняють кабелі на витій парі і коаксіальні кабелі.

Кабель типу "вита пара" (twisted pair)

Витою парою називається кабель, в якому ізольована пара провідників скручена з невеликим числом витків на одиницю довжини. Скручування дротів зменшує електричні перешкоди ззовні при поширенні сигналів по кабелю, а екрановані виті пари ще більш збільшують міру завадозахищеності сигналів.

Кабель типу "вита пара" використовується в багатьох мережевих технологіях.

Кабелі на витій парі підрозділяються на: неекрановані (UTP - Unshielded Twisted Pair) і екрановані мідні кабелі. Останні підрозділяються на два різновиди: з екрануванням кожної пари і загальним екраном (STP - Shielded Twisted Pair) і з одним тільки загальним екраном (FTP - Foiled Twisted Pair). Наявність або відсутність екрану у кабелю зовсім не означає наявності або відсутності захисту передаваних даних, а говорить лише про різні підходи до пригнічення перешкод. Відсутність екрану робить неекрановані кабелі гнучкішими і стійкішими до зламів. Крім того, вони не вимагають дорогого контура заземлення для експлуатації в нормальному режимі, як екрановані. Неекрановані кабелі ідеально підходять для прокладення в приміщеннях усередині офісів, а екрановані краще використовувати для установки в місцях з особливими умовами експлуатації, наприклад, поряд з дуже сильними джерелами електромагнітних випромінювань, яких в офісах зазвичай немає.

 

Кабелі класифікуються по категорії, вказаним в таблиці:

Категорія	Частота передаваного сигналу (Мгц)
5+

 

Основою для віднесення кабелю до однієї з категорій служить максимальна частота передаваного по ньому сигналу.

Коаксіальні кабелі використовуються в радіо і телевізійній апаратурі. Коаксіальні кабелі можуть передавати дані із швидкістю 10 Мбіт/з на максимальну відстань від 185 до 500 метрів. Вони розділяються на товстих і тонких залежно від товщини. Типи коаксіальних кабелів приведені в таблиці:

 

Тип Назва, значення опору

RG - 8 і RG - 11 Thicknet, 50 Ом

RG - 58/U Thinnet, 50 Ом, суцільний центральний мідний провідник

RG - 58 А/U Thinnet, 50 Ом, центральний багатожильний провідник

RG – 59 Broadband/Cable television (широкомовне і кабельне телебачення), 75 Ом

RG - 59 /U Broadband/Cable television (широкомовне і кабельне телебачення), 50 Ом

RG – 62 ARCNet, 93 Ом

 

Кабель Thinnet, відомий як кабель RG, - 58, є найбільш широко використовуваним фізичним носієм даних. Мережі при цьому не вимагають додаткового устаткування і є простими і недорогими. Хоча тонкий коаксіальний кабель (Thin Ethernet) дозволяє передачу на меншу відстань, чим товстий, але для з'єднань з тонким кабелем застосовуються стандартні байонетные роз'єми BNC типу СР- 50 і зважаючи на його невелику вартість він стає фактично стандартним для офісних мереж.

Товстий коаксіальний кабель (Thick Ethernet) має велику міру завадозахищеності, велику механічну міцність, але вимагає спеціального пристосування для проколювання кабелю, щоб створити відгалуження для підключення до ЛВС. Він дорожчий і менш гнучкіший, чим тонкий.

Оптоволоконний кабель

Оптоволоконний кабель (Fiber Optic Cable) забезпечує високу швидкість передачі даних на великій відстані. Вони також несприйнятливі до інтерференції і підслуховування. У оптоволоконному кабелі для передачі сигналів використовується світло. Волокно, вживане як світлопровід, дозволяє передачу сигналів на великі відстані з величезною швидкістю, але воно дороге, і з ним важко працювати.

Для установки роз'ємів, створення відгалужень, пошуку несправностей в оптоволоконному кабелі потрібні спеціальні пристосування і висока кваліфікація. Оптоволоконний кабель складається з центральної скляної нитки завтовшки в декілька мікрон, покритою суцільною скляною оболонкою. Усе це, у свою чергу, заховано в зовнішню захисну оболонку.

Оптоволоконні лінії дуже чутливі до поганих з'єднань в роз'ємах. Як джерело світла в таких кабелях застосовуються світлодіоди (LED - Light Emitting Diode), а інформація кодується шляхом зміни інтенсивності світла. На приймальному кінці кабелю детектор перетворить світлові імпульси в електричні сигнали.

Існують два типи оптоволоконних кабелів - одномодові і багатомодові. Одномодові кабелі мають менший діаметр, велику вартість і дозволяють передачу інформації на великі відстані. Оскільки світлові імпульси можуть рухатися в одному напрямі, системи на базі оптоволоконних кабелів повинні мати кабель, що входить, і витікаючий кабель для кожного сегменту. Оптоволоконний кабель

вимагає спеціальних коннекторів і висококваліфікованої установки.

Безпровідні технології

Методи безпровідної технології передачі даних є зручним, а іноді незамінним засобом зв'язку. Безпровідні технології розрізняються по типах сигналу, частоті (велика частота означає велику швидкість передачі) і відстані передачі. Велике значення мають перешкоди і вартість. Можна виділити три основні типи безпровідної технології:

- радіозв'язок;

- зв'язок в мікрохвильовому діапазоні;

- інфрачервоний зв'язок.

Радіозв'язок

Технології радіозв'язку пересилають дані на радіочастотах і практично не мають обмежень по дальності. Вона використовується для з'єднання локальних мереж на великих географічних відстанях. Радіопередача в цілому має високу вартість і чутлива до електронного і атмосферного накладення, а також схильна до перехоплень, тому вимагає шифрування для забезпечення рівня безпеки.

Інфрачервоний зв'язок

Інфрачервоні технології (Infrared transmission), функціонують на дуже високих частотах, що наближаються до частот видимого світла. Вони можуть бути використані для встановлення двосторонньої або широкомовної передачі на близьких відстанях. При інфрачервоному зв'язку зазвичай використовують світлодіоди (LED - Light Emitting Diode) для передачі інфрачервоних хвиль приймачу. Інфрачервона передача обмежена малою відстанню в прямій зоні видимості і може бути використана в офісних будівлях.

 

Питання:

1. Що таке мережевий адаптер? Які функції він виконує?

2. Що таке модем? Які функції він виконує?

3. Перерахуєте типи модемів.

4. Що таке повторитель?

5. Що таке концентратор?

6. Що таке комутатор?

7. Що таке маршрутизатор?

8. Що таке шлюз?

9. Що таке міст?

10. Чим відрізняється комутатор від моста?

11. Чим відрізняється маршрутизатор від моста?

12. Перерахуєте основні види кабелів?

13. Що таке структурована кабельна система?

14. Перерахуєте основні види безпровідних технологій?

 

Продуктивність

Продуктивність - це характеристика мережі, що дозволяє оцінити, наскільки швидко інформація передавальної робочої станції досягне

до приймальної робочої станції.

На продуктивність мережі впливають наступні характеристики мережі:

· конфігурація;

· швидкість передачі даних;

· метод доступу до каналу;

· топологія мережі;

· технологія.

Якщо продуктивність мережі перестає відповідати вимогам, що пред'являються до неї, то адміністратор мережі може вдатися до різних прийомів:

· змінити конфігурацію мережі так, щоб структура мережі більш відповідала структурі інформаційних потоків;

· перейти до іншої моделі побудови розподілених застосувань, яка дозволила б зменшити мережевий трафік;

· замінити мости швидкіснішими комутаторами.

Але найрадикальнішим рішенням в такій ситуації є перехід на швидкіснішу технологію.

Надійність і безпека

Найважливішою характеристикою обчислювальних мереж є надійність. Підвищення надійності засноване на принципі запобігання несправностям шляхом зниження інтенсивності відмов і збоїв за рахунок застосування електронних схем і компонентів з високою і надвисокою мірою інтеграції, зниження рівня перешкод, полегшених режимів роботи схем, забезпечення теплових режимів їх роботи, а також за рахунок вдосконалення методів зборки апаратури.

Відмовостійкість - це така властивість обчислювальної системи, яка забезпечує їй як логічній машині можливість продовження дій, заданих програмою, після виникнення несправностей. Введення відмовостійкості вимагає надлишкового апаратного і програмного забезпечення. Напрями, пов'язані із запобіганням несправностям і відмовостійкістю, основні в проблемі надійності. На паралельних обчислювальних системах досягається як найбільш висока продуктивність, так і, у багатьох випадках, дуже висока надійність. Наявні ресурси надмірності в паралельних системах можуть гнучко використовуватися як для підвищення продуктивності, так і для підвищення надійності.

Слід пам'ятати, що поняття надійності включає не лише апаратні засоби, але і програмне забезпечення. Головною метою підвищення надійності систем є цілісність що зберігаються в них даних.

Безпека - одне з основних завдань, що вирішуються будь-якою нормальною комп'ютерною мережею. Проблему безпеки можна розглядати з різних сторін - зловмисне псування даних, конфіденційність інформації, несанкціонований доступ, розкрадання і тому подібне

Забезпечити захист інформації в умовах локальної мережі завжди легше, ніж за наявності на фірмі десятка автономно працюючих комп'ютерів. Практично у вашому розпорядженні один інструмент - резервне копіювання (backup). Для простоти давайте називати цей процес резервуванням. Суть його полягає в створенні в безпечному місці повної копії даних, що оновлюється регулярно і як можна частіше. Для персонального комп'ютера більш менш безпечним носієм служать дискети. Можливе використання стримера, але це вже додаткові витрати на апаратуру.

Найлегше забезпечити захист даних від самих різних прикрощів у разі мережі з виділеним файловим сервером. На сервері зосереджені усі найбільш важливі файли, а уберегти одну машину куди простіше, ніж десять. Концентрованість даних полегшує і резервування, оскільки не вимагається їх збирати по усій мережі.

 

 

 

Мал. 12 Завдання забезпечення безпеки даних

 

 

Екрановані лінії дозволяють підвищити безпеку і надійність мережі. Екрановані системи набагато стійкіші до зовнішні