Інформаційні технології та моделювання бізнес-процесів – Томашевський О. М. – 10. Інформаційні технології комп’ютерних мереж
10.1. Комп’ютерні мережі. Види мереж
На початку створення комп’ютерні мережі призначались та використовувались винятково як середовище передачі файлів і повідомлень електронної пошти. Сьогодні за допомогою локальних та глобальних мереж вирішуються більш складні задачі розподіленого доступу до ресурсів. Наприкінці тисячоліття були створені оболонки, що підтримують функції мережевого пошуку й доступу до розподілених інформаційних ресурсів, електронних архівів, баз даних, тощо.
З метою надання територіально-розподіленим користувачам можливості доступу до централізованих БД, а також полегшення обміну інформацією між самими користувачами за допомогою спеціальних кабелів або інших засобів зв’язку їх комп’ютери можуть об’єднуватись в комп’ютерні мережі. В залежності від способу керування мережними ресурсами розрізняють такі види мереж:
1. централізовані – за керування всіма ресурсами мережі відповідає один комп’ютер-сервер, який ідентифікує користувачів, перевіряє їх повноваження, зберігає, приймає, передає і обробляє дані. Сервери часто класифікують за їх функціями, наприклад, файл-сервер (зберігання, приймання, передача і обробка файлів даних), сервер доступу (керування доступом до мережі) і т. п.
2. децентралізовані – користувач, відповідно до своїх прав і стану мережі, самостійно визначає можливість доступу до її ресурсів.
Класифікація комп’ютерних мереж за територіальним розташуванням виглядає так: локальні, кампусні, міські, широкомасштабні і глобальні (табл.10.1).
LAN (Local Area Network) – локальна мережа. Це сукупність комп’ютерів, з’ єднаних за допомогою високошвидкісного кабелю з метою спільного використання ресурсів і даних. У локальних мережах прагнуть уникати використання телефонних або інших виділених ліній для передачі даних з іншого джерела. Як правило, комп’ютери локальної мережі розташовані в тому самому будинку, на відміну від комп’ютерів регіональних або більш масштабних комп’ютерних мереж, що можуть розташовуватися в різних будинках, областях або країнах.
Локальні обчислювальні мережі (ЛОМ) поділяються на:
O зіркоподібні – роботою мережі керує один сервер, до якого під’єднані всі інші комп’ютери (рис.10.1, (а));
O шинні – комп’ютери підключаються до спільної магістралі (шини), яка забезпечує обмін інформацією (рис.10.1, (б));
O кільцеві – інформація між комп’ютерами передається по одному або двох кільцеподібних каналах зв’язку послідовно від одного комп’ютера до іншого (рис.10.2);
Рис.10.1. Структурні схеми топології локальних обчислювальних мереж
O деревовидні – окремі зіркоподібні мережі об’єднуються між собою у більші групи зі спільним центром, утворюючи дерево зв’язків. В ролі вузлів комутації найчастіше виступають високошвидкісні комутатори хаби (від. англ. hub. – центр діяльності);
O корпоративні – об’єднують у собі різні види мереж. Зв’язок між мережами і узгодження їх взаємодії здійснюється за допомогою спеціальних пристроїв, які називаються шлюзами.
Структура локальної мережі здебільшого відповідає структурі підприємства, в якому вона функціонує.
Таблиця 10.1. Класифікація комп’ютерних мереж
Мережа | Територіальне розташування |
Campus-Area Network (CAN) | Кампусна мережа, яка поєднує локальні обчислювальні мережі близько розташованих будинків |
Metropolitan-Area Network (MAN) | Мережа міського масштабу |
Wide-Area Network (WAN) | Широкомасштабна мережа в межах області, регіону |
Global-Area Network (GAN) | Об’єднує локальні мережі і комп’ютери на великій території (країна, планета). Наприклад, Інтернет. |
Інтранет (Інтранет) | Внутрішньо-корпоративна мережа, що використовує стандарти, технології і програмне забезпечення Інтернету. Її можна ізолювати від Інтернету за допомогою брандмауера |
Extranet (Екстранет) | Це Інтранет, до якого мають доступ користувачі з-поза меж корпоративної мережі. Прикладом такої мережі може бути об’єднання декількох мереж Інтранет |
За призначенням комп’ютерні мережі можна класифікувати, зокрема, як:
O інформаційні (надання інформаційного обслуговування за запитами користувачів);
O обчислювальні (для розв’язування задач користувачів з обміном даними між абонентами мережі);
O інформаційно-обчислювальні (об’єднують функції двох попередніх).
Рис.10.2. Структурна схема топології ЛОМ типу “кільце”
Дані в мережах можуть передаватись як по кабелях (коаксіальний, “вита пара”, оптико-волоконний), так і засобами бездротового зв’язку.
Передача даних в комп’ютерних мережах. Розглянемо схематичне представлення процесу передачі інформації (рис.10.3). Зазначимо, що структура такої схеми вперше була представлена у 1948 році у роботі тоді ще нікому не відомого Клода Шеннона, якого тепер вважають засновником теорії інформації та завадостійкого кодування.
Рис.10.3. Схема моделі передачі інформації
Інформація надходить з джерела (передавача) на вхід пристрою кодування (або програми-кодера), де перетворюється у певну послідовність символів. Для прикладу можна навести загальновідомий код Самюеля Морзе, в якому символи представляються послідовністю крапок та тире.
При кодуванні інформації будь-яким кодом кожному символу алфавіту, а також знакам пунктуації, цифрам і спецсимволам ставиться у відповідність деякій набір символів іншого алфавіту. Наприклад, представлення тексту повідомлення у цифровому вигляді є послідовністю нулів та одиниць.
Кодування не треба плутати із шифруванням, оскільки операція кодування не передбачає наявність секретної (ключової) інформації, а лише алгоритму перетворення. Знаючи алгоритм, можна здійснити зворотне перетворення – декодування.
Кодування призначене для збереження цілісності інформації при передачі. Отже, є велика імовірність, що вихідна інформація прийде на приймач в пошкодженому вигляді – замість одного символу буде інший. Наприклад, при передачі слова “кишеня” отримаємо слово “кошеня”.
Для того, щоби того не сталось і отриманий символ можна було би однозначно розпізнати, символи повідомлення переводять в цифровий вигляд – в кодові слова (послідовність 0 та 1) і додають надлишкові символи. Наприклад, кодове слово 01 розширюють до слова 01000. Звісно, при такому підході істотно зменшиться швидкодія передачі, оскільки повідомлення збільшиться в об’ємі.
Канал передачі даних – канал зв’язку, оснащений спеціальною апаратурою: автоматичними пристроями виклику, пристроями захисту від помилок і пристроями перетворення сигналів
В залежності від швидкості передачі даних канали поділяються на:
O низькошвидкісні (до 200 біт/с);
O середньошвидкісні (до 9600 біт/с);
O високошвидкісні (більше 19200 біт/с);
Доведено, що швидкість передачі даних в каналі залежить від його частотних характеристик. Так, наприклад, канал з шириною смуги частот 3000Гц і співвідношенням сигнал/шум 30dB (децибел) не зможе передавати більше, ніж 30000 біт/с.
Одиниці вимірювання інформації, що передається мережею поділяються на:
O baud (бод) – зміна сигналу (якщо за 1 секунду два рази включити світло в кімнаті, то це буде дорівнювати швидкості 4 боди);
O bps (bits per second) – біти за 1 секунду;
O cps (characters per second) – символи за 1 секунду.
З врахуванням напрямів передачі даних канали поділяють на: симплексні (передача лише в одному напрямі), напівдуплексні (передача почергово двох напрямах), дуплексні (передача одночасно в двох напрямах).
Виявлення помилок при передачі здійснюється шляхом аналізу певної послідовності прийнятих символів на предмет належності її до визначеного класу структур. В пункті приймання дані аналізуються на предмет наявності спотворених (заборонених) символів.
Помилки можуть бути виправлені двома способами:
1. локалізацією і виправленням на приймачі;
2. повторним надсиланням даних.
Пристрій, що здійснює кодування інформації, називається кодер (coder), а пристрій, що здійснює декодування інформації, відповідно – декодер (decoder). Основними елементами мережі передачі даних є канали передавання даних і вузли комутації. Територіально апаратура передавання даних розташовується, як правило, у вузлах комутації, абонентських системах або на серверах.
Абонент з’єднує свій комп’ютер з сервером доступу за допомогою модему по звичайній телефонній лінії або по виділеному каналу зв’язку. Модем (MOdufator-DEModulator – Модулятор-ДЕМдулятор) представляє собою пристрій для перетворення цифрового сигналу в аналоговий і навпаки. Факс-модем, крім основного призначення, може ще й приймати і передавати факси (графічні зображення документів).
Типи модемів:
O внутрішній (internal) – встановлюється в комп’ютер як додаткова електронна плата;
O зовнішній (external) – з’єднується з комп’ютером за допомогою кабелю або інтерфейсного роз’єму (наприклад, стандарту USB).
Керування роботою модемів здійснюється за допомогою спеціальних програм. При цьому модеми можуть в автоматичному режимі впливати на передачу даних (зміна швидкості, аналіз рівня виникнення помилок і т. п.).
Якщо локальна комп’ютерна мережа містить більше, ніж 30-40 комп’ютерів (робочих станцій), її розділяють на сегменти, з’єднані між собою шлюзами і маршрутизаторами.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)