Geum.ru

Основы компьютерных коммуникаций

Вид материалаДокументы

Содержание


Локальная вычислительная сеть (ЛВС, англ. Local Area Network, LAN)
Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN)
Глобальная вычислительная сеть, ГВС (
2) По типу функционального взаимодействия
Однора́нговые, децентрализо́ванные или пи́ринговые (от англ. peer-to-peer, P2P) сети
3) По типу сетевой топологии
Смешанная топология
Полносвязная топология
4) По функциональному назначению
Серверная ферма
SOHO (от англ. Small Office, Home Office)
На основе UNIX
2.2 Единица измерения информации
Измерения в байтах
7.3 Модуляция и кодирование
Подобный материал:
13.1 Основы компьютерных коммуникаций


Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач.

История создания локальных вычислительных сетей.

Лет 30 назад ЭВМ были громоздки, дороги и организации не могли обеспечить всех своих служащих ЭВМ индивидуального пользования. Приходилось совместно использовать центральное процессорное устройство (ЦПУ), к которому подключались терминалы (в английском варианте dumd - ‘немой’, т.к. терминалы служат только устройством ввода-вывода, а сами никаких вычислительных операций не производят). Так возникли сети...

На следующем этапе, после удешевления процессоров и развития полупроводниковых технологий компьютеры появились на индивидуальных рабочих местах. Наступила эра ПК. Однако автономные, не соединенные вместе ПК, не обеспечивают непосредственного доступа к данным всей организации, не позволяют совместно пользоваться информацией и программами. ПК объединяют в локальные вычислительные сети (ЛВС, LAN - Local Area Network). Небольшие быстрые сети в пределах, как правило, одного здания (территории), объединяющие до сотни компьютеров, называются локальными.  Для объединения ПК в локальную сеть не нужно использовать телефонные линии; компьютеры расположены достаточно близко друг от друга и соединяются кабелем.

Классификация сетей:

1) По размеру охваченной территории

Персональная сеть (ссылка скрыта Personal Area Network, PAN)  — это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, гарнитуры и.т.п.). К стандартам таких сетей в настоящее время относят Bluetooth, Zigbee, Пиконет. Параметры PAN.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, англ. Local Area Network, LAN)  — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Городская вычислительная сеть (Metropolitan area network, MAN)  — объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую чем WAN, но большую, чем LAN.

Глобальная вычислительная сеть, ГВС (ссылка скрыта Wide Area Network, WAN) - представляет собой компьютерную сеть, охватывающую большие территории и включающую в себя десятки и сотни тысяч компьютеров.

2) По типу функционального взаимодействия

Клиент-сервер (англ. Client-server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Преимущество:

1)Позволяет организовать сеть с большим количеством компьютеров.

2)Централизованное управление учетными записями.

3)Эффективный доступ к сетевым ресурсам.

Недостатки:

1)Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной сеть.

2)Администрирование данной системы требует квалифицированного профессионала.

3)Высокая стоимость оборудования.

Однора́нговые, децентрализо́ванные или пи́ринговые (от англ. peer-to-peer, P2P) сети — это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервера, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.

3) По типу сетевой топологии

Топология типа шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Звезда́ — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило "дерево").

Кольцо́ — базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

Решётка — понятие из теории организации компьютерных сетей. Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Смешанная топология — топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовою топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.

Полносвязная топология — топология компьютерной сети, в которой каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту. Для каждой пары должна быть выделена независимая линия, каждый компьютер должен иметь столько коммуникационных портов, сколько компьютеров в сети.

4) По функциональному назначению

Сеть хранения данных (СХД) (англ. Storage Area Network) (SAN) — представляет собой архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические накопители к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы, как локальные. Несмотря на то, что стоимость и сложность таких систем постоянно падают, по состоянию на 2007 год сети хранения данных остаются редкостью за пределами больших предприятий.

Серверная ферма — это ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое. Один из видов серверной фермы определяет метакомпьютерная обработка. Во всех случаях рассматриваемая ферма обеспечивает распределенную обработку данных. Она осуществляется в распределенной среде обработки данных.

SOHO (от англ. Small Office, Home Office) — название сегмента рынка электроники, предназначенного для домашнего использования. Как правило характеризует устройства не предназначенные для производственных нагрузок и довольно хорошо переживающие длительные периоды бездействия.

5) По сетевым ОС

На основе Windows

На основе UNIX

На основе NetWare

Смешанные


6) По необходимости поддержания постоянного соединения

Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP

Онлайновая сеть, например Интернет и GSM


Подробнее на : ссылка скрыта


2.2 Единица измерения информации


Единицы измерения информации служат для измерения объёма информации — величины, исчисляемой логарифмически. Это означает, что когда несколько объектов рассматриваются как один, количество возможных состояний перемножается, а количество информации — складывается. Не важно, идёт речь о случайных величинах в математике, регистрах цифровой памяти в технике или в квантовых системах в физике.

Чаще всего измерение информации касается объёма компьютерной памяти и объёма данных, передаваемых по цифровым каналам связи.

Объёмы информации можно представлять как логарифм количества состояний.

Наименьшее целое число, логарифм которого положителен — 2. Соответствующая ему единица — бит — является основой исчисления информации в цифровой технике. Единица, соответствующая числу 3 равна бита, числу 10 (хартли) — бита.

Целые количества бит отвечают количеству состояний, равному степеням двойки.

Особое название имеет 4 бита — ниббл (полубайт, тетрада, четыре двоичных разряда), которые вмещают в себя количество информации, содержащейся в одной шестнадцатеричной цифре.


Измерения в байтах

Десятичная приставка
Двоичная приставка

Название
Символ
Степень
Название
Символ
Степень

 
МЭК
ГОСТ
 

байт
B
100
байт
B
байт
20

килобайт
kB
103
кибибайт
KiB
Кбайт
210

мегабайт
MB
106
мебибайт
MiB
Мбайт
220

гигабайт
GB
109
гибибайт
GiB
Гбайт
230

терабайт
TB
1012
тебибайт
TiB
Тбайт
240

петабайт
PB
1015
пебибайт
PiB
Пбайт
250

эксабайт
EB
1018
эксбибайт
EiB
Эбайт
260

зеттабайт
ZB
1021
зебибайт
ZiB
Збайт
270

йоттабайт
YB
1024
йобибайт
YiB
Йбайт
280



Байт (англ. byte) — единица измерения количества информации. Чаще всего байт считается равным восьми битам, в этом случае он может принимать одно из 256 (28) различных значений. Для того, чтобы подчеркнуть, что имеется в виду восьмибитный байт, в описании сетевых протоколов используется термин «октет» (лат. octet).

Название «байт» было впервые использовано в 1956 году В. Бухгольцем (англ. Werner Buchholz) при проектировании первого суперкомпьютера IBM 7030 (англ.) для пучка одновременно передаваемых в устройствах ввода-вывода шести битов, позже, в рамках того же проекта, байт был расширен до восьми бит.

Байтовая адресация памяти была впервые применена в системе IBM System/360. В более ранних компьютерах адресовать можно было только целиком машинное слово, состоявшее из нескольких символов, что затрудняло обработку нечисловых данных.

У старых компьютеров были размеры машинных слов и байтов, отличные от 8 бит. Обычно они были кратны шести. Восемь бит в байте появились только с появлением IBM System/360. Это стало стандартом де-факто, и с начала 1970-х большинство компьютеров использует байты, состоящие из 8 бит, и машинные слова, кратные 8.

У System/360 были 8-битные байты, вероятно, из-за использования BCD-формата представления числа: по 4 бита на каждую десятичную цифру (0-9), таким образом один байт мог представлять две цифры. В System/360 были специальные инструкции для обработки данных такого формата и было бы трудно использовать 6-битные байты для BCD, поэтому 8 бит в байте стали наилучшим решением. По другой версии, 8-битный размер байта завязан на 8-битное числовое представление символа строки в кодировке EBCDIC. Из удобства: один байт = один символ.


Подробнее на : ссылка скрыта


7.3 Модуляция и кодирование

Модуляция (лат. modulatio мерность, размерность) — процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного модулируемого колебания по закону информационного низкочастотного сообщения (сигнала). В результате спектр управляющего сигнала переносится в область высоких частот, ведь для эффективного вещания в пространство необходимо, чтобы все приёмо-передающие устройства работали на разных частотах и «не мешали» друг другу. Это процесс «посадки» информационного колебания на априорно известную несущую. Передаваемая информация заложена в управляющем сигнале. Роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. В качестве несущего могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания. В зависимости от того, какой из параметров несущего колебания изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.). Модуляция дискретным сигналом называется цифровой модуляцией или манипуляцией.

Виды аналоговой модуляции

- Амплитудная модуляция (АМ)

- Амплитудная модуляция с одной боковой полосой(SSB — однополосная АМ)

- Балансная амплитудная модуляция (БАМ) — АМ с подавлением несущей

- Квадратурная модуляция (QАМ)

- Угловая модуляция

- Частотная модуляция (ЧМ)

- Линейная частотная модуляция (ЛЧМ)

- Фазовая модуляция (ФМ)

- Сигнально-кодовая модуляция (СКМ), в англоязычном варианте Signal Code Modulation (SCM)

- Сигма-дельта модуляция (∑Δ)

Виды цифровой модуляции (манипуляции)

- Амплитудная манипуляция (АМн)

- Фазовая манипуляция (ФМн)

- Квадратурная амплитудная манипуляция (КАМ)

- Модуляция с непрерывной фазой (МНФ)

- Частотная манипуляция (ЧМн)

- Частотная манипуляция с минимальным сдвигом

- Гауссовская манипуляция с минимальным частотным сдвигом

- Модуляция с расширением спектра

- Многоканальная модуляция (разделение с мультиплексированием каналов)

Виды импульсной модуляции

- Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ или PCM — Pulse Code Modulation)

- Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

- Амплитудно-импульсная модуляция (АИМ)

- Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ)

- Фазово-импульсная модуляция (ФИМ)

Кодирование информации — процесс преобразования сигнала из формы, удобной для непосредственного использования информации, в форму, удобную для передачи, хранения или автоматической переработки

Виды кодирования:

- Цифровое кодирование

- Аналоговое кодирование

- Таблично-символьное кодирование

- Числовое кодирование


Подробнее на : ссылка скрыта