Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ (АВТОМОБІЛЬНИЙ ТРАНСПОРТ)

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ОСНОВИ ПОБУДОВИ КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ

Створення комп'ютерної мережі для обробки одних і тих же даних на декількох ЕОМ є найбільш перспективним рішенням, так як забезпечує «прозоре з'єднання» між комп'ютерами, що не вимагає від користувача ніяких додаткових дій для обміну даними. Крім комп'ютерів в мережу можуть включатися і інші пристрої (елементи мережі), що забезпечують обробку або відображення даних.

За принципом територіального розташування елементів мережі комп'ютерні мережі діляться на кілька видів:

  • 1) локальні обчислювальні мережі - призначені для об'єднання комп'ютерів на територіально обмеженому просторі;
  • 2) глобальні комп'ютерні мережі - не накладаються обмежень на місце розташування об'єднуються комп'ютерів;
  • 3) бездротові комп'ютерні мережі - дозволяють вільно змінювати положення елементів в мережі - в залежності від дальності розташування елементів в мережі вони можуть бути реалізовані в рамках локальної або глобальної технології.

Локальні обчислювальні мережі

Локальні обчислювальні мережі (ЛОМ) - це комунікаційна система, що підтримує в межах обмеженій території високошвидкісні канали передачі цифрової інформації між підключеними пристроями для короткочасного монопольного використання.

Робота комп'ютерної мережі заснована на багаторівневій схемі передачі даних. Аналогією для такої схеми може служити організація телефонних переговорів між двома особами, що говорять на різних мовах, як его показано на рис. 3.11.

Схема переговорів через перекладачів - аналог багаторівневої схеми передачі даних в комп'ютерній мережі

Мал. 3.11. Схема переговорів через перекладачів - аналог багаторівневої схеми передачі даних в комп'ютерній мережі

Обробка даних на кожному рівні визначається мережевим протоколом. Мережевий протокол - це стандартизований набір правил і угод, що використовуються при передачі даних. Саме мережевий протокол дозволяє комп'ютерам зрозуміти один одного. Загальним для всіх мережевих протоколів є те, що комп'ютери посилають і приймають блоки даних - пакети (або кадри), що містять адреси відправника і одержувача, передані дані і контрольну суму кадру. Для різних протоколів розміри пакетів, їх заголовки та способи формування адреси одержувача можуть відрізнятися.

Найбільш поширені мережеві протоколи:

  • Novell IPX (InterPacket Exchange - обмін пакетами даних) - основний протокол в мережах з мережевою операційною системою «Novell NetWare»;
  • TCP / IP ( Transport Control Protocol / Internet Protocol - протокол управління транспортуванням / протокол Internet) - набір взаємодоповнюючих тісно пов'язаних один з одним протоколів, призначених для передачі даних в мережах UNIX та глобальної мережі Internet, але можуть використовуватися і в мережах Windows;
  • «NetBEUI» ( Network BIOS Extended User Interface - розширений мережевий призначений для користувача інтерфейс) - основний протокол мереж під управлінням операційної системи Windows.

Всі сучасні мережеві протоколи засновані на моделі OSI ( Open System Interconnection ), яка передбачає сім рівнів трансформації даних, що забезпечують роботу прикладних програм в мережі (табл. 3.3). Найвищий, сьомий, рівень описує правила взаємодії з прикладної програмою, а найнижчий, перший, - взаємодія з передавальної середовищем.

Таблиця 33

Багаторівнева архітектура моделі OSI

Найменування

рівня

призначення

прикладний

Доступ прикладних програм до мережевих послуг

представницький

Визначення формату для обміну даними між елементами мережі, необхідність їх перекодування, шифрування і стиснення

сеансовий

Установка з'єднання між елементами мережі, розпізнавання імен та виконання захисту даних

транспортний

Управління потоком даних, перевірка помилок, відправлення та отримання пакетів

Мережевий

Адресація пакетів даних і переклад логічних імен та адрес в фізичні, завдання маршрутизації даних

канальний

Передача кадрів даних від мережевого рівня до фізичного

фізичний

Реалізація передачі даних за відповідним кабелю

Існує безліч способів об'єднання комп'ютерів в мережу. Чим більше комп'ютерів, тим більше таких способів. Топологія мережі - це її геометрична форма або схема фізичного з'єднання комп'ютерів один з одним, дає можливість порівнювати та класифікувати різні мережі.

При широкомовної топології всі сигнали одного елемента ЛВС можуть сприйматися будь-яким іншим елементом мережі. Ця топологія відноситься до пасивної. Комп'ютери тільки «слухають» передані по мережі дані і приймають ті з них, адреса яких відповідає адресі одержувача. Тому вихід з ладу одного з комп'ютерів не позначиться на роботі інших. До широкомовної топології відносяться три основних твань мережевий топології: «шина», «дерево» і «зірка».

Топологія «шина», яка представлена на рис. 3.12, використовує один передавальний канал (зазвичай коаксіальний кабель), званий шиною.

Основні типи топологій ЛОМ

Мал. 3.12. Основні типи топологій ЛОМ

Всі комп'ютери мережі безпосередньо пов'язані з «шиною». У такій мережі дані випливають в обох напрямках одночасно. Па кінцях мережі обов'язково повинні бути присутніми спеціальні заглушки (термінатори), які забезпечують поглинання електричних сигналів. У разі відсутності термінаторів сигнал відбивався б від кінців кабелю і повертався в мережу. Дана мережева топологія не допускає пошкодження з'єднання ні в одній точці. На відміну від інших схем топологія «шина» дозволяє з'єднати комп'ютери з мінімальною витратою кабелю.

У мережі з топологією «зірка» всі комп'ютери з'єднані через концентратор {hub) - спеціальний пристрій для під'єднання групи комп'ютерів (див. Рис. 3.12). Концентратори можуть бути активними, що дозволяють регенерувати сигнал, пасивними, які виконують тільки комутуючі функції, і гібридними, що дозволяють підключати кабелі різних типів.

При топології «зірка» прямі з'єднання між комп'ютерами відсутні. Дані від кожного комп'ютера направляються до концентратора, який передає ці дані за призначенням. Головна перевага такої мережевої топології полягає в тому, що якщо пошкодити окреме з'єднання між комп'ютером і концентратором, то вся інша мережа буде продовжувати нормально функціонувати, відключиться тільки один комп'ютер з пошкодженим кабелем. Недолік топології «зірка» є прямим наслідком її достоїнств: вихід з ладу концентратора повністю паралізує роботу всієї мережі. У більшості випадків для цієї топології також спостерігається дуже велика витрата кабелю.

Топологія «дерево» являє собою об'єднання декількох топологій «шина» через концентратор, використовується для розвинених мереж з великою кількістю комп'ютерів.

При послідовної топології кожен елемент мережі передає сигнали тільки одному (іншому) елементу мережі. Для цього виду топології найчастіше використовується мережева топологія «кільце» (див. Рис. 3.12), для якої характерна відсутність кінцевих точок з'єднання (мережа замкнута в кільце). Дані в такій мережі рухаються в одному напрямку. На відміну від «зірки» «кільцю» необхідний нерозривний шлях між комп'ютерами, тому пошкодження кабелю в будь-якому місці призводить до повної зупинки всієї мережі.

Однозначно відповісти на питання, яка топологія мережі краще, досить важко. «Зірка» набагато більш надійна, так як порушення зв'язку в одному промені призводить тільки до відключення цього променя, а вся інша мережа продовжує нормально функціонувати. Однак «зірка» вимагає використання концентратора (досить складного і дорогого пристрою), вихід з ладу якого зупинить роботу мережі. Щоб порівняти різні топології, необхідно врахувати безліч факторів, що впливають в конкретної мережі і тільки після їх аналізу зробити висновок на користь тієї чи іншої мережевої топології.

При побудові досить великих мереж часто використовуються змішані мережеві топології, часом дуже мудрі.

Зараз переважна частина комп'ютерних мереж використовує для з'єднання проводи або кабелі, які виступають в якості фізичного середовища передачі даних між комп'ютерами. Найбільш поширені три групи кабелів.

Коаксіальний кабель для комп'ютерних мереж має хвильовий опір 50 Ом. Він складається з мідної жили, навколишнього її ізоляції, екрану у вигляді металевої сітки і (або) шару фольги і зовнішньої оболонки. Наявність екрану добре захищає переданий сигнал від електричних перешкод. Швидкість передачі даних 10 Мбіт / с. Тонкий коаксіальний кабель (RG-58, діаметр близько 0,5 см, стандарт 10Base2) підключається безпосередньо до плати мережного адаптера і може передавати сигнал на відстань до 185 м. Товстий коаксіальний кабель з діаметром близько 1 см (стандарт 10Base5) може передавати сигнал на відстань до 500 м. Він дорожче і менш зручний у використанні, ніж тонкий кабель, і тому його частіше використовують в якості основного кабелю, який з'єднує кілька невеликих мереж, побудованих на тонкому кабелі. Товстий кабель підключають через спеціальний пристрій - трансфер ( transceiver ).

Вита пара - це два перевитих один навколо іншого ізольованих мідних дроти. Кілька кручених пар часто поміщають в одну захисну оболонку. Завивка проводів частково допомагає позбутися від електричних перешкод. Неекранована кручена пара (UTP - стандарт lOBaseT) дуже широко використовується в ЛВС, дозволяє передавати сигнал па відстань до 100 м і випускається в декількох категоріях. В даний час найбільш поширена п'ята категорія, яка дозволяє передавати дані зі швидкістю до 100 Мбіт / с і складається з чотирьох пар мідного дроту. Найбільш істотний недолік неекранованої кручений пари - це низька стійкість до електромеханічних перешкод. Екранована кручена пара (STP) має мідну оплетку, а кожна пара проводів обмотана фольгою.

Для підключення кручений пари до мережевих елементів використовуються конектори RJ-45 з вісьмома контактами, за формою схожі на телефонні RJ-11.

На рис. 3.13 показані схеми підключення до мережевої плати комп'ютера кручений пари (топологія «зірка») і коаксіальногокабелю (топологія «шина»).

Роз'єми для підключення кручений пари і коаксіального кабелю

Мал. 3.13. Роз'єми для підключення кручений пари і коаксіального кабелю:

а: 1 - мережева плата, 2 - роз'єм RG-45 на кручений парс; б: 1 - мережева плата, 2 - Т-коннектор, 3 - BNC-роз'єми на коаксіальному кабелі, 4 - термінатор

У оптоволоконному кабелі цифрові дані поширюються по оптичних волокнах у вигляді модульованих світлових імпульсів. Теоретично швидкість передачі даних може досягати 200 000 Мбіт / с, а дальність - більше 2 км. Також це найбільш захищений, але і найбільш дорогий спосіб передачі даних. Передані дані не схильні до електромагнітних перешкод, і їх важко перехопити. Як правило, по одному оптоволоконному кабелю за рахунок частотного поділу можна передавати дані з декількох джерел (цифрові дані, телефонні переговори, телевізійний сигнал і т.д.).

Оптоволоконний кабель складається двох оптичних волокон для передачі даних в двох напрямках. Для міцності кабель зазвичай має кевларові покриття. У мережній платі комп'ютера при використанні оптоволоконного кабелю світлові імпульси необхідно перетворити в цифрові сигнали.

Інфрачервоне випромінювання дозволяє передавати дані в одному приміщенні на відстань не більше 30 м зі швидкістю до 10 Мбіт / с. Зазвичай інфрачервоне випромінювання використовується для передачі даних між елементами локальної мережі, які можуть часто переміщатися, і для з'єднання з переносними комп'ютерами.

Для передачі сигналів між переносними елементами і локальною мережею використовуються трансивери - настінні пристрої, пов'язані кабелем з ЛВС, які приймають і передають інфрачервоне випромінювання.

Радіопередача даних заснована на використанні в мережі радіоприймачів і радіопередавачів. Радіопередача у вузькому спектрі частот виробляється на одній заздалегідь певній частоті. Дальність зв'язку залежить від умов проходження радіохвиль, а швидкість може досягати 4,8 Мбіт / с. Радіопередача в смузі частот дозволяє встановлювати зв'язок між елементами мережі в декількох діапазонах радіохвиль (каналах), вибираючи найкращі умови зв'язку.

В даний час для підключення пристроїв в ЛВС широко використовується радіопередача за стандартом IEEE 802.11, більш відома під торговою маркою Wi-Fi [1] . Швидкість передачі інформації в бездротової мережі залежить як від відстані між точками, що обмінюються даними, так і від інших факторів, наприклад рівня перешкод. При швидкості 11 Мбіт / с (максимальна для 802.11b) дальність складає 30-50 м. Відстань збільшується до декількох сотень метрів при швидкості 1 Мбіт / с. Слід зазначити, що в залежності від якості сигналу протокол автоматично вибирає оптимальну швидкість передачі.

Там, де використовуються комп'ютери, є електромережі - силові лінії. Тому цілком природно бажання передавати по високовольтних електромережах не тільки електричну енергію, а й дані. Тоді відпадає необхідність установки додаткових кабелів, так як при включенні комп'ютера в електричну розетку він автоматично виявиться підключеним до ЛВС. Досвідчені системи, що передають дані по силових лініях, можуть передавати дані зі швидкістю до 2 Мбіт / с. Згодом ця швидкість буде підвищена.

Для того щоб комп'ютер міг працювати в локальній мережі, він повинен бути забезпечений спеціальною електронною платою - картою мережевого інтерфейсу (синоніми - мережева карта, мережевий адаптер), яка здійснює зв'язок комп'ютера або іншого елемента мережі з передавальної середовищем. Функції мережевих адаптерів досить різноманітні: організація прийому та передачі даних, узгодження швидкості прийому і передачі, формування пакетів даних, кодування і декодування, контроль за правильністю передачі і т.д.

Мережеві адаптери виготовляються і функціонують відповідно до стандартів різних мережевих технологій і можуть бути розраховані на різні швидкості передачі даних. Найбільш поширена технологія Ethernet.

Мережі Ethernet можуть будуватися в вигляді як «зірки», так і «шини». Коли в якості носія даних вибрано коаксіальний кабель, мережа Ethernet конфигурируется як «шина». У цьому випадку з'єднання кабелю з мережним адаптером комп'ютера відбувається з використанням Т-образного BNC-коннектора (див. Рис. 3.13). Сумарна довжина кабелю сегмента мережі зазвичай не вище 180 м.

При використанні кручений пари Ethernet конфигурируется як «зірка». Довжина променя зірки (відстань від комп'ютера до концентратора) не повинна перевищувати 80-100 м.

Мережеві адаптери підтримують і ті, і інші канали передачі даних, тобто існують плати для роботи в мережах Ethernet з коаксіальним кабелем і плати для роботи з кручений парою. Зустрічаються також комбіновані плати, які можуть бути підключені і до коаксіального кабелю, і до кручений парі.

Мережевий адаптер повинен підтримувати певний метод доступу до мережевому середовищі. Метод доступу - це набір правил, які визначають, як комп'ютер повинен відправляти і приймати дані з мережевого кабелю. Всі елементи мережі повинні використовувати один і той же метод доступу для запобігання спроби одночасного використання фізичної середовища. Існує три методи доступу: множинний доступ з контролем несучої, доступ з передачею маркера і доступ за пріоритетом запиту. Останні два методи відносяться до селективним, так як станції можуть здійснювати передачу даних тільки після отримання відповідного дозволу.

Множинний доступ з контролем несучої. У мережах Ethernet зі швидкістю передачі даних 10 Мбіт / с при цьому методі всі комп'ютери в мережі «прослуховують» кабель і починають передачу даних тільки тоді, коли кабель вільний. Через це метод часто називають методом суперництва, так як кожен комп'ютер намагається «захопити» передавальну середу. У разі якщо два комп'ютери почнуть передачу одночасно, цей конфлікт виявляється і передача даних поновлюється знову через певний інтервал часу.

Спроба передачі даних може бути виконана відразу після необхідності в їх передачі, що дозволяє організувати дуже швидку роботу в невеликих мережах. Однак швидкість передачі даних різко падає зі збільшенням кількості елементів і завантаження мережі.

Доступ з передачею маркера. Метод використовується для мереж Token Ring і ArcNet, що мають топологію «кільце». Маркер (особлива комбінація біт) постійно циркулює по кільцю. Щоб послати дані, комп'ютер повинен дочекатися приходу маркера і захопити його. Після завершення передачі комп'ютер відпускає маркер, і його може захопити наступний комп'ютер.

Доступ за пріоритетом запиту. Метод використовується тільки для мереж з концентраторами, що відповідають стандарту IEEE 802.12 (Ethernet зі швидкістю передачі даних 100 Мбіт / с - 100VG-AnyLAN). Концентратори керують доступом до кабелю, послідовно опитуючи всі елементи мережі і виявляючи запити на передачу. Отримавши одночасно кілька запитів, концентратор віддає перевагу запитом з більш високим пріоритетом.

При об'єднанні комп'ютерів в локальній мережі роль того чи іншого комп'ютера може бути неоднакова. Зазвичай розрізняють сервери і робочі станції.

Сервер - це комп'ютер, який надає свої ресурси іншим комп'ютерам локальної мережі. Він повинен забезпечувати безпеку даних і авторизацію доступу до них. Нижче перераховані основні типи серверів:

  • 1) файл-сервер використовується як централізоване сховище інформації, що становить інтерес для групи користувачів;
  • 2) сервер додатків надає свої обчислювальні потужності для виконання «важкого» додатка; при цьому на малопотужні клієнти передаються за запитами тільки результати виконаної роботи. Найчастіше такими додатками бувають системи управління БД;
  • 3) сервер віддаленого доступу служить для доступу з віддаленого комп'ютера (по телефонній лінії) до локальної мережі;
  • 4) сервер друку забезпечує спільне використання принтерів локальної мережі;
  • 5) поштовий сервер займається пересиланням електронних повідомлень між користувачами.

Сервери можуть бути виділеними і невиділеними. У першому випадку сервер виконує тільки задачі управління мережею і не може використовуватися як робоча станція. У другому випадку паралельно з управлінням мережею сервер може використовуватися і як робоча станція.

Клієнт (робоча станція) - комп'ютер, який використовує ресурси інших комп'ютерів мережі і виступає споживачем інформації з сервера.

У деяких випадках поділ комп'ютерів мережі на сервери і клієнти досить умовно; один і той же комп'ютер в один і той же час може виступати і в ролі сервера локальної мережі, і в ролі робочої станції.

У тимчасової мережі всі комп'ютери рівноправні. Кожен комп'ютер функціонує і як сервер, і як клієнт. «Власники» комп'ютера самостійно надають в спільне використання ресурси власного комп'ютера, тобто кожен користувач може частково виконувати функції адміністратора мережі. Однорангові мережі зазвичай використовуються при не дуже великій кількості комп'ютерів в мережі (не більше 10-15) і в тих випадках, коли до мережі не пред'являються високі вимоги по продуктивності і рівнем захисту. Однорангові мережі досить прості в управлінні і настройці і не вимагають від користувача спеціальних знань.

У мережі кожен комп'ютер може виконувати функції сервера, але ці функції досить обмежені. Зазвичай виділяють файл-сервери і сервери друку. Організувати сервер додатків в тимчасової мережі не вдається.

У операційні системи Microsoft Windows вбудована підтримка однорангових мереж - для такої мережі не потрібно додаткового програмного забезпечення.

важливо

Якщо необхідно організувати роботу в мережі великої кількості користувачів, то використання тимчасової мережі стає недоцільним: різко падає продуктивність мережі і виникають проблеми адміністрування. Більшість локальних мереж використовують виділені сервери, які спеціально оптимізовані для швидкої обробки запитів від користувачів та захисту даних. У великих мережах продуктивність істотно залежить від того, наскільки правильно розподілені мережеві функції між серверами. Зазвичай роль файл-сервера, сервера додатків і поштового сервера виконують різні комп'ютери.

Мережі на основі сервера дозволяють забезпечити централізоване управління доступом до даних, захист даних, регулярне резервне копіювання найбільш важливої інформації, надійність зберігання за рахунок дублювання інформації в реальному часі (дзеркальні диски). Але головне достоїнство таких мереж - можливість одночасної роботи великої кількості користувачів при мінімальних втратах продуктивності.

Деякі операційні системи дозволяють використовувати сервер в якості невиділеного сервера. Такий комп'ютер може виконувати всі функції сервера і одночасно бути робочою станцією. Слід пам'ятати, однак, що в такому режимі продуктивність роботи сервера значно знижується (для невеликих мереж це допустимо). Виграш - додаткове робоче місце.

Можлива організація мереж комбінованого типу. Такі мережі поєднують гідності тимчасових мереж і мереж на основі сервера. При цьому на комп'ютерах-клієнтах можуть функціонувати операційні системи, що підтримують тільки однорангові мережі. Користувачі можуть надавати в спільне використання ресурси своїх комп'ютерів (каталоги, диски, принтери). Операційні системи комп'ютерів-серверів при цьому забезпечать функціонування всіх серверних служб, необхідний захист даних на сервері і адміністрування доступу. Побудова такого типу мереж, але думку багатьох мережевих адміністраторів, є найбільш гнучким і раціональним рішенням.

Зв'язок між локальними мережами

Часто доводиться мати справу з міжмережевими об'єднаннями, тобто складною мережею, що об'єднує в собі кілька різнорідних мереж. Для організації міжмережевих об'єднань користуються рядом спеціальних пристроїв, таких як повторювачі, мости і маршрутизатори. Іноді їх доводиться використовувати і в рамках досить прості однорідні мереж для підвищення надійності або для забезпечення роботи в мережі комп'ютерів, досить далеко розташованих один від одного.

При поширенні високочастотних електричних сигналів з мережевого кабелю на досить велику відстань спостерігається ефект загасання сигналу. Для боротьби з цим ефектом в мережах застосовують пристрої, звані повторювачами ( repeaters ). Завдання повторювача - посилити прийшов до нього сигнал (збільшити амплітуду сигналу без зміни частоти), виправивши тим самим наслідки загасання, і передати цей сигнал далі по мережі. Правильно розміщені в мережі повторювачі дозволяють збільшити ефективну довжину кабелю (а значить, і відстань між комп'ютерами). Повторювачі можуть використовуватися не тільки на ділянках з'єднання мереж, але і в рамках однієї мережі.

Міст ( bridge ) - пристрій, який з'єднує дві мережі, побудовані за однією і тією ж технологією (наприклад, Ethernet). Міст - набагато більш складний пристрій, ніж повторювач, і виконує значно більше різних функцій. Обмін інформацією між комп'ютерами відбувається шляхом пересилки пакетів, причому одне повідомлення може бути передано сукупністю пакетів. Міст виконує роль регулювальника руху цих пакетів. Він аналізує кожен пакет, визначаючи адресу комп'ютера-відправника і компиотеров-одержувача. Якщо одержувач і відправник належать одній і тій же мережі (не зайве нагадати, що міст з'єднує дві мережі), то міст такі пакети не чіпає - вони продовжують свій шлях, як ніби не зустріли моста. Якщо ж відправник і одержувач знаходяться в різних мережах, то міст переправляє пакет з мережі, до якої належить відправник, в ту мережу, де знаходиться одержувач.

Крім об'єднання двох мереж міст вирішує проблеми підвищення продуктивності і надійності роботи мережі. Занадто великі мережі адміністратори ділять на частини, здійснюючи зв'язок через мости. При цьому вдається знизити навантаження на кожну мережу (більшість пакетів передаються тільки але своїм частинам великої мережі). Крім того, при використанні моста (в разі мережевої технології «шина» або «кільце») наявність дефекту кабелю призведе до відключення тільки частини мережі. У ряді випадків застосуванням мостів вдається забезпечити безпеку інформації. Справа в тому, що існують спеціальні пристрої - аналізатори мереж, за допомогою яких зловмисник має можливість перехоплювати пакети, в тому числі і строго конфіденційні. Адміністратор може використовувати міст для відділення частини мережі, по якій передається найбільш важлива інформація, від решти мережі, знижуючи ймовірність несанкціонованого отримання даних.

Маршрутизатор ( router ) - е го пристрій, призначений для об'єднання різнорідних мереж (мереж, що використовують різні мережеві технології, наприклад, Ethernet і Token Ring). Маршрутизатор на відміну від моста має власний мережевий адресу, тому часто використовується як проміжний пункт призначення для пакетів даних.

Мережевий шлюз - ще один тип мережевих пристроїв, які використовуються для об'єднання локальних мереж персональних комп'ютерів і мереж великих ЕОМ. Можна виділити три типи шлюзів:

  • 1 ) шлюз для зв'язку різнорідних мереж - в цьому випадку можна говорити про те, що маршрутизатор виконує роль шлюзу;
  • 2) шлюз прикладного програмного забезпечення - такий шлюз займається перетворенням даних мережевих програм; це відбувається, наприклад, при використанні в пов'язуються локальних мережах різних систем електронної пошти або при доступі з персонального комп'ютера до БД, розташованих на великій ЕОМ;
  • 3) шлюз протоколів - цей шлюз дозволяє поєднати використання декількох мережевих протоколів.

Бездротові мережі

Бездротові мережі дозволяють підтримувати обмін цифровою інформацією між елементами мережі, які можуть вільно переміщатися в просторі на певній території. Їх популярне позначення WLAN ( Wireless Local Area Network).

важливо

Особливо великі можливості такі мережі представляють в сфері транспорту, ліквідуючи відмінності між стаціонарними і рухомими об'єктами для оперативного обміну інформацією.

Бездротові мережі в залежності від використовуваного обладнання поділяються на дві групи:

  • 1) мережі, що функціонують усередині будівлі або одного приміщення, вимагають відносно недорогого обладнання і встановлюються, як правило, у виробничих і складських приміщеннях або лікарнях при роботі мобільних користувачів на видаленні від 30 до 200 м;
  • 2) мережі на відкритих просторах, що використовують більш дороге і потужне обладнання, яке забезпечує передачу радіосигналу до 50 км.

Обладнання, що використовується для організації бездротових мереж підтримує кілька видів бездротових топологій:

  • «все-со-всіма» - підтримується можливість обміну даними між усіма комп'ютерами, що мають бездротові мережеві адаптери з безнаправленнимі антенами;
  • «точка-багато-точок» - підтримує можливість з'єднання абонентів з центральним вузлом. В цьому випадку в центральному вузлі встановлюється безнаправлснная антена, а у віддалених - спрямовані;
  • «точка-точка» (радіоміст) - використовується для установки зв'язку між двома територіально віддаленими сегментами мережі; в цьому випадку може бути досягнута максимальна дальність з'єднання за рахунок використання спрямованих антен і (при необхідності) ретрансляторів (в цій топології крім радіозв'язку можуть використовуватися лазерні технології за умови прямої видимості точок зв'язку, так як використання лазера відрізняється підвищеними помехоустойчивостью, швидкістю і пропускною спроможністю) .

Для передачі даних між комп'ютерами в бездротових мережах використовуються бездротові мережеві адаптери (радіомодеми), які працюють на частотах 915 або 2400 МГц при пропускній здатності до 12 Мбіт / с. Такі адаптери можуть встановлюватися безпосередньо в комп'ютер і підключатися через високочастотний роз'єм антени.

Топологія «точка-багато-точок» забезпечується за допомогою бездротових мережевих мостів, які від радіомодемів відрізняє підвищена пропускна здатність.

Можливість з'єднання мобільних користувачів з існуючої локальною мережею забезпечується пристроями входу в кабельну мережу.

Глобальні обчислювальні мережі

Глобальні обчислювальні мережі (ГВС) дозволяють передавати дані між комп'ютерами без обмеження відстані. Такі мережі можуть будуватися шляхом об'єднання ЛВС або з'єднання окремих комп'ютерів за допомогою загальнодоступних каналів зв'язку.

Глобальні обчислювальні мережі є технологічним фундаментом майбутньої глобальної економіки, заснованої на широкої доступності інформаційних джерел. Уже зараз ГВС дозволяють використовувати такі нові форми праці, як телеработа. В даний час в США телероботою зайнято близько 16 млн чоловік, а в країнах ЄС - 4 млн осіб. Передбачається, що до 2025 р в розвинених країнах по такій формі будуть працювати 25% працівників.

Глобальна обчислювальна мережа може бути побудована шляхом об'єднання кількох локальних мереж або шляхом підключення зовнішніх або, як їх часто називають, віддалених (далеко розташованих) комп'ютерів. Такі мережі будуть закритими, так як перелік підключаються об'єктів буде обмежений.

Загальнодоступна ГВС забезпечує можливість використання ресурсів мережі будь-якою кількістю користувачів, які знають визначити спеціальні установки. Як правило, загальнодоступні ГВС є комерційними. Принцип організації загальнодоступною ГВС наведено на рис. 3.14.

Принцип організації загальнодоступною глобальної обчислювальної мережі

Мал. 3.14. Принцип організації загальнодоступною глобальної обчислювальної мережі

На даний момент найбільш популярною загальнодоступною ГВС є Internet. Internet надає глобальний доступ до інформації та ресурсів, які можуть бути розподілені по всьому світу. Мережа Internet заснована на технології World Wide Web ( «Всесвітня павутина»), інформація в якій представлена у вигляді гіпертексту.

Інформація в Internet надається веб-серверами, які працюють на регіональних вузлах або комп'ютерах користувачів. Кожен сервер має свою початкову сторінку, яку користувач бачить, як тільки з'єднується з сервером. Комп'ютери в Internet розрізняються за своїми назвами і за адресами. Адреса - це 32-бітовий номер, зазвичай представляється як послідовність чотирьох десяткових чисел, між якими ставиться крапка (наприклад, 172.18.1.10). Для зручності звернення до веб-серверів адреси можна замінювати іменами (наприклад, www.ford.com). Повний формат імені називається уніфікованим покажчиком ресурсів (uniform resource locator - URL) і включає формат передачі даних і шлях до файлу з необхідною веб-сторінкою. У випадку з останнім прикладом це буде http://www.ford.com/home.html.

Створена в кінці 1960-х рр. мережу Internet спочатку мала військове значення, але потім стала широко використовуватися і в цивільних цілях, в тому числі в комерційній діяльності. Крім доступу до веб-сторінках в Internet підтримуються електронна пошта, телеконференції, можливість передачі факсів і телетайпограм, різні системи пошуку інформації, системи електронної торгівлі тощо

В даний час в Internet працює понад 5 млн веб-серверів, що містять понад 500 млн сторінок різноманітної інформації.

На рис. 3.15 наведено класифікацію ресурсів Internet, які можуть бути використані в комерційній діяльності перевізника.

Інформаційні ресурси Internet для автоперевізників

Мал. 3.15. Інформаційні ресурси Internet для автоперевізників

Доступ до Internet здійснюється через провайдера послуг Internet і може здійснюватися як з окремого комп'ютера, так і з комп'ютерів в локальній мережі. В межах локальної мережі використання технологій World Wide Web називається intranet.

Для виконання специфічної комерційної діяльності існують спеціальні ГВС.

Наприклад, найвідомішою ГВС для виконання фінансових операцій є SWIFT ( Society for Worldwide Interbank Financial Telecommunications - Товариство всесвітніх міжбанківських фінансових телекомунікацій), яка має понад 6 тис. Акціонерів в 155 країнах світу.

Мережа SWIFT дозволяє виконувати безпаперові фінансові операції, мінімізувати типові банківські ризики (втрати документів, помилки в адресації і т.п.) і прискорювати обмін інформацією між банками. Основу системи складають три процесингових центру, які регулюють потік інформації, що надходить.

Серед ГВС, спеціально призначених для управління транспортними операціями, найбільш відома мережа BIMCOM ( Baltic International Maritime Communications), яка функціонує з 1990 р Засновниками мережі є організація «В1МСОМ», ряд великих судноплавних компаній і телекомунікаційних фірм. В даний час BIMCOM об'єднує понад 300 суднових компаній, контролюючих 60% детвейта світового флоту. Основне завдання мережі - забезпечення надійного обміну інформацією між морськими користувачами, пропозиція більш зручного і дешевого способу доставки інформації будь-якому користувачеві мережі або абоненту телексной, факсимільного мережі та мережі електронної пошти. Після реєстрації в мережі користувач отримує електронну поштову скриньку з унікальним ім'ям, власний телексний номер, може передавати і приймати інформацію від будь-якого користувача мережі, наприклад від фрахтових компаній або суднових брокерів.

Мережа BIMCOM забезпечує інтерфейс з більшістю програмних пакетів суднових брокерів, таких як FISYS, STRATEGIC і т.д., для забезпечення ефективної многоадресной передачі телексів, факсів, електронної пошти з використанням брокерських баз даних. BIMCOM забезпечує доступ до БД, які містять постійно оновлювану інформацію про ціни на фрахт, паливо, технічну підтримку судів, портову і митну інформацію, морські новини та ін. Діє дошка «електронних оголошень» в усіх напрямках діяльності морської індустрії.

Необхідність обміну даними між комп'ютерами і віддаленими терміналами привела багато років тому до використання телефонних мереж для передачі даних. Оскільки більшість телефонних ліній призначене для передачі аналогових сигналів (голоси), для їх використання в комп'ютерних системах необхідно перетворювати цифровий сигнал в аналоговий.

Модем - це пристрій, який модулює цифровий сигнал, перетворюючи його в аналоговий на передавальному комп'ютері, і демодулюються його на приймальному. Як правило, модем приймає послідовність імпульсів (цифрових сигналів), що надходять від комп'ютера, і відповідно до порядку їх слідування модулює один з параметрів (амплітуду, частоту або фазу) аналогового сигналу (несучої частоти) в телефонній лінії. Модем, що знаходиться на приймальній стороні, виконує зворотне перетворення. Перші модеми використовувалися головним чином для обміну на багато користувачів комп'ютера (хост-комп'ютера) з численними терміналами введення-виведення даних. Дещо пізніше модеми почали застосовувати для обміну даними між окремими (персональними) комп'ютерами і обчислювальними мережами. Росла інтенсивність обміну, росли вимоги до швидкості передачі даних (за минулі кілька десятків років вона зросла з 300 до 57 600 бит / с). В даний час модеми служать для вирішення широкого класу задач (обмін повідомленнями електронної та голосової пошти, факсимільний зв'язок, підключення касових терміналів, банкоматів та іншого обладнання, об'єднання локальних мереж, комерційні інформаційні системи, а також доступ до глобальної мережі Internet).

Організація з'єднання між двома модемами включає в себе процес узгодження параметрів передавальної і приймаючої сторін {handshaking), що полягає в передачі спеціальних сигналів, що дозволяють встановити оптимальні параметри для кожного з модемів. При цьому для досягнення максимально стійкого з'єднання можуть використовуватися спеціальні методи узгодження. Так, метод FallBack (зниження швидкості обміну даними) використовується для встановлення прийнятних для обох модемів швидкостей обміну. В ході встановлення з'єднання модем - ініціатор зв'язку (при роботі з Internet - модем користувача) намагається встановити з'єднання на максимальній швидкості з використанням найкращої схеми стиснення даних і контролю помилок. Якщо модем вашого провайдера Internet не підтверджує можливість роботи на такій швидкості або з такими режимами комнрессіі / контролю помилок, модем користувача поступово знижує швидкість обміну даними, переходить до більш простою схемою компресії / контролю помилок або розриває з'єднання і намагається встановити його повторно.

Для того щоб два пристрої могли обмінюватися даними один з іншим, використовується загальний протокол. Кожен з використовуваних в модемі протоколів описує жорстко задану послідовність його дій при вирішенні будь-якої конкретної задачі (виявлення помилок, компресія даних, шифрування і т.д.). Стандарти протоколів для модемів розроблялися роками і публікувалися як серія рекомендацій, позначених загальним префіксом «V» (V.32, V.42, V.42bis).

За способом передачі модеми поділяються на такі види: симплексний - коли передача даних можлива тільки в одному напрямку; напівдуплексний - якщо дані передаються по черзі в обох напрямках; двобічний - коли забезпечується одночасна передача даних в обох напрямках; голосовий - якщо одночасно з передачею даних може забезпечуватися звичайний телефонна розмова.

При організації тимчасового з'єднання між комп'ютерами за допомогою модему можна використовувати звичайну телефонну лінію (комутоване з'єднання). Для постійного зв'язку з гарантовано високою якістю необхідна виділена лінія.

Останнім часом в телефонного зв'язку все ширше використовуються цифрові технології передачі сигналів, що забезпечує підвищення якості та розширення спектра послуг.

Технологія ISDN ( Integrated Services Digital Network - цифрова мережа з інтегрованими послугами) являє собою розвиток існуючої телефонної мережі, замінюючи останню ділянку від телефонної станції до абонента, де сигнал проходить в аналоговій формі, на цифровий. Існує два основних типи доступу ISDN:

  • 1) базовий доступ - забезпечує більш ефективне використання однієї мідної пари; в цьому випадку на ділянці від автоматичної телефонної станції (АТС) до абонента організовується цифровий тракт з двома інформаційними (64 Кбіт / с) і одним службовим каналаом (обидва інформаційні канали можуть використовуватися незалежно як для передачі даних, так і для телефонних переговорів);
  • 2) розширений доступ - може використовуватися при застосуванні цифрових офісних АТС, дозволяючи мати до 30 каналів зв'язку зі швидкістю передачі даних 2 Мбіт / с.

До переваг ISDN можна віднести наступні можливості: організацію швидкісних комутованих з'єднань, які існують лише в момент передачі даних; сумісність з телефонними мережами загального користування; організацію високошвидкісного доступу до послуг Internet; організацію відеоконференцій.

Для підключення ISDN до комп'ютера необхідний спеціальний термінальний адаптер (модем ISDN), вартість якого набагато вища за вартість звичайного модему. Локальні мережі підключаються до ліній ISDN з допомогою маршрутизаторів, що підтримують роботу з ISDN.

Технологія DSL ( Digital Subscriber Line - цифрова абонентська лінія) дозволяє передавати дані зі швидкістю до 8 Мбіт / с по звичайних телефонних лініях. Для використання цієї технології по обидва боки існуючої телефонної лінії встановлюються спеціальні модеми DSL: один - на телефонній станції, інший - в офісі, після чого до офісного блоку підключається телефон (для паралельної передачі мови) і мережева плата Ethernet. Модеми DSL в порівнянні зі звичайними модемами використовують більш широкий спектр частот, і тому передача даних відбувається приблизно в 200 разів швидше.

На практиці найчастіше використовується варіант технології DSL - ADSL, який реалізує асиметричну передачу даних від телефонної станції до абонента зі швидкістю 9 Мбіт / с, а в зворотному напрямку - 1 Мбіт / с. У цьому випадку довжина телефонної лінії може досягати 5 км, в порівнянні з 3 км для DSL.

Для використання супутникового каналу зв'язку найрозвиненішою є система DirectPC. У цій системі передача даних здійснюється через геостаціонарній супутник Eutelsat II. Сигнал супутника на клієнтській стороні приймає супутникова антена діаметром 2 м. Антена з'єднується коаксіальним кабелем із спеціальним адаптером DirectPC, що встановлюються в роз'єм комп'ютера.

Система DirectPC асиметрична: користувач запитує потрібну адресу Internet за допомогою звичайного модему через провайдера; запит надходить в операційний центр DirectPC, який виконує звернення до потрібного сервера, отримує по ньому дані і посилає їх через супутник користувачеві зі швидкістю від 200 до 800 Кбіт / с.

Основними недоліками системи DirectPC є необхідність участі декількох організацій, тривалий час відгуку і висока вартість передачі інформації через супутниковий канал.

Організація доступу до ГВС за допомогою радіозв'язку стає все більш популярною в зв'язку з наступними основними причинами: відсутня необхідність в з'єднанні кожного користувача з кабелем ГВС, що істотно прискорює час підключення нового абонента; відсутня необхідність оплачувати оренду виділеної лінії зв'язку; надійність радіоканалу набагато вище, ніж у телефонних ліній.

  • [1] Права на торговельну марку належать Об'єднанню найбільших проізводітелейкомпьютерной техніки і бездротових пристроїв Wi-Fi (URL: http://www.wi-fi.org).
 
<<   ЗМІСТ   >>