Сети, топология сетей, беспроводные сети. Режимы обмена информацией. Серверы. Программное обеспечение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

по информатике на тему:

«Сети, топология сетей, беспроводные сети. Режимы обмена информацией. Серверы. Программное обеспечение»

Москва, 2009

Устройство компьютера

Аппаратная часть компьютера (железо):

· системный блок (в нем располагаются все основные узлы компьютера).

· периферийные устройства (такие, как монитор, клавиатура, мышь, модем, сканер и пр.)

Системный блок

В системном блоке размещаются:

1. блок питания - питает энергией компьютер;

2. накопитель на жестком магнитном диске (HDD) - ёмкость этого накопителя измеряется обычно в гигабайтах: от 10 Гб (на старых компьютерах) до 320 Гб (самая распространенная 80-120 Гб), а скорость операций зависит от частоты вращения (5400-10000 об/мин). В зависимости от типа соединения винчестера с материнской платой различают ATA и IDE;

3. накопитель на гибком магнитном диске (FDD - floppy disk drive) - стандартная емкость 1,44Мб при диаметре 3,5" (89 мм). В качестве запоминающей среды у магнитных дисков используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния, каждому из которых ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 и 1;

4. накопитель на компакт-диске (CD ROM) - бывают разных диаметров (3,5" и 5,25") и емкостей, самые распространенные емкостью 640-700 Мб. Бывает, что CD диски можно использовать для записи только 1 раз, тогда их называют R, а выгоднее использовать многократно перезаписываемые диски RW;

5. накопитель на dvd-диске (DVD ROM - Digital Video/Versatile Disk) - на DVD-диск может быть записано от 4.7 до 13 и даже до 17 Gb. Достигается это несколькими способами. Во-первых, для чтения DVD-дисков используется лазер с меньшей длиной волны, чем для чтения CD-дисков, что позволило существенно увеличить плотность записи. Во-вторых, стандартом предусмотрены так называемые двухслойные диски, у которых на одной стороне данные записаны в два слоя, при этом один слой полупрозрачный, и второй слой читается «сквозь» первый. Это позволило записывать данные на обе стороны DVD-дисков, и таким образом удваивать их ёмкость;

6. разъемы для дополнительных устройств (порты) на задней (иногда и на передней) панели, и др. - порты бывают параллельные (LPT), последовательные(COM) и универсальные последовательные (USB). По последовательному порту информация передается поразрядно (более медленно) по малому числу проводов. К последовательному порту подключаются мышь и модем. По параллельному порту информация передается одновременно по большому числу проводов, соответствующему числу разрядов. К параллельному порту подключается принтер и выносной винчестер. USB-порт используется для подключения широкого спектра периферийных устройств от мыши до принтера. Также возможен обмен данными между компьютерами;

7. системная плата (ее чаще называют материнской) в свою очередь содержит:

-- микропроцессор

-- математический сопроцессор

-- генератор тактовых импульсов

-- микросхемы памяти (ОЗУ, ПЗУ, кэш-память, CMOS-память)

-- контроллеры (адаптеры) устройств: клавиатуры, дисков и др.

-- звуковая, видео- и сетевая карты

-- таймер и др.

Все они подсоединяются к материнской плате с помощью разъемов (слотов).

Микропроцессор (проще, процессор) -- центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Его главные характеристики -- это разрядность (чем она выше, тем выше производительность компьютера) и тактовая частота (во многом определяет скорость работы компьютера). Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет за одну секунду.

Память компьютера бывает внутренней и внешней. К устройствам внешней памяти относятся уже рассмотренные HDD, FDD, CD-ROM, DVD-ROM. К внутренней памяти относится постоянное ЗУ (ПЗУ, ROM англ.), оперативное ЗУ (ОЗУ, RAM англ.), КЭШ.

ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации (BIOS -- Basic Input-Output System -- базовая система ввода-вывода).

ОЗУ обладает высоким быстродействием и используется процессором для кратковременного хранения информации во время работы компьютера.

При выключении источника питания информация в ОЗУ не сохраняется.

КЭШ-память -- это оперативная сверхскоростная промежуточная память.

CMOS-память -- CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semiconductor RAM). В ней хранятся параметры конфигурации компьютера, которые проверяются при каждом включении системы.

Звуковая, видео и сетевая карты могут быть как встроенными в материнскую плату, так и внешними. Внешние платы всегда можно заменить, тогда как, если из строя выйдет встроенная видеокарта, придется менять всю материнскую плату.

Топологии сетей

Компьютерная сеть - это совокупность ПК и других устройств (концентраторов, принтеров, модемов и т. д.), объединяемых вместе с помощью сетевых кабелей. Устройства сети могут взаимодействовать друг с другом с целью совместного использования информации и ресурсов.

Термин «топология», или «топология сети», характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология -- это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель. Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.

Базовые топологии

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

· шина (bus);

· звезда (star);

· кольцо (ring).

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля [сегмента (segment)], топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца. Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

Шина

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Взаимодействие компьютеров

В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, Вы должны уяснить следующие понятия:

· передача сигнала;

· отражение сигнала; терминатор.

Передача сигнала

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть. Однако вывести прямую зависимость между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество факторов, в том числе:

· характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;

· частота, с которой компьютеры передают данные;

· тип работающих сетевых приложений;

· тип сетевого кабеля;

· расстояние между компьютерами в сети.

Шина -- пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Отражение сигнала

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

Терминатор

Чтобы предотвратить отражение электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например, к компьютеру или к баррел-коннектору -- для увеличения длины кабеля. К любому свободному -- неподключенному -- концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

Нарушение целостности сети

Разрыв сетевого кабеля происходит при его физическом разрыве или отсоединении одного из его концов. Возможна также ситуация, когда на одном или нескольких концах кабеля отсутствуют терминаторы, что приводит к отражению электрических сигналов в кабеле и прекращению функционирования сети. Сами по себе компьютеры в сети остаются полностью работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут взаимодействовать друг с другом.

Звезда

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Кольцо

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Передача маркера

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получим подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть. На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Обмен информацией

Существует три режима обмена информацией по каналам связи:

· Симплексный метод - предполагает передачу данных только в одном направлении(вещательная связь).

· Полудуплексный метод - предполагает поочерёдное использование канала для вещания каждой из сторон.

· Дуплексная связь - предполагает использование канала обеими сторонами в одно и тоже время.

* дуплексный - передача ведется одновременно в двух направлениях.

Дуплексный режим - наиболее универсальный и производительный способ работы канала.

Самым простым вариантом организации дуплексного режима является использование двух независимых физических каналов (двух пар проводников или двух световодов) в кабеле, каждый из которых работает в симплексном режиме, то есть передает данные в одном направлении. Именно такая идея лежит в основе реализации дуплексного режима работы во многих сетевых технологиях, например Fast Ethernet или АТМ.

Иногда такое простое решение оказывается недоступным или неэффективным. Чаще всего это происходит в тех случаях, когда для дуплексного обмена данными имеется всего один физический канал, а организация второго связана с большими затратами. Например, при обмене данными с помощью модемов через телефонную сеть у пользователя имеется только один физический канал связи с АТС - двухпроводная линия, и приобретать второй вряд ли целесообразно. В таких случаях дуплексный режим работы организуется на основе разделения канала на два логических подканала с помощью техники FDM или TDM.

Модемы для организации дуплексного режима работы на двухпроводной линии применяют технику FDM. Модемы, использующие частотную модуляцию, работают на четырех частотах: две частоты - для кодирования единиц и нулей в одном направлении, а остальные две частоты - для передачи данных в обратном направлении.

При цифровом кодировании дуплексный режим на двухпроводной линии организуется с помощью техники TDM. Часть тайм-слотов используется для передачи данных в одном направлении, а часть - для передачи в другом направлении. Обычно тайм-слоты противоположных направлений чередуются, из-за чего такой способ иногда называют «пинг-понговой» передачей. TDM-разделение линии характерно, например, для цифровых сетей с интеграцией услуг (ISDN) на абонентских двухпроводных окончаниях.

В волоконно-оптических кабелях при использовании одного оптического волокна для организации дуплексного режима работы применяется передача данных в одном направлении с помощью светового пучка одной длины волны, а в обратном - другой длины волны. Такая техника относится к методу FDM, однако для оптических кабелей она получила название разделения по длине волны (Wave Division Multiplexing, WDM). WDM применяется и для повышения скорости передачи данных в одном направлении, обычно используя от 2 до 16 каналов.

Беспроводные сети

системный блок компьютер сеть

WI-FI - это современная беспроводная технология передачи данных по радиоканалу (wireless, wlan).

Преимущества Wi-Fi:

· Отсутствие проводов.

Передача данных в сети осуществляется по воздуху на очень высокой частоте, которая не воздействует на человека и не создает помехи для электронной техники.

· Мобильность.

Так как беспроводная сеть не привязана к проводам, есть возможность свободно изменять местоположение компьютеров в зоне покрытия точки доступа, не беспокоясь о нарушениях связи.

· Уникальность технологии.

Возможна установка в местах, где прокладка проводной сети по тем или иным причинам невозможна или нецелесообразна, например на выставках, залах для совещаний.

Недостатки Wi-Fi:

· Относительно высокая стоимость оборудования.

· Скорость доступа зависит от среды передачи.

Хотя технология на сегодняшний день позволяет достичь скоростей до 108мб/c, что сравнимо со скоростью кабельных сетей, скорость напрямую зависит от среды передачи сигнала.

Для улучшения качества сигнала возможно использование внешних дополнительных антенн: узконаправленной для соединения в зоне прямой видимости, либо когда необходимо чтобы сигнал распространялся в одном направлении и всенаправленной, когда необходимо увеличить зону покрытия в помещении.

Безопасность беспроводной сети

Существующее на сегодняшний день Wi-Fi оборудование оснащено множеством средств обеспечения безопасности и при профессиональной настройке позволяет достичь практически 100% гарантии защищенности сети.

Сервера

Слово «сервер» имеет тот же корень, что и «сервис». Сервер - это компьютер, который способен оказывать некоторые услуги другим компьютерам, подсоединенным к нему. Сервер подразумевает, что компьютеры каким-то образом связаны с ним и друг с другом, т.е. это коллективный компьютер.

Для серверов существуют специальные программы - серверное программное обеспечение. Они позволяют серверу и компьютеру-клиенту обмениваться информацией. Такие программы называются клиентскими. При подключении к сети Интернет они обращаются к различным серверам с просьбой предоставить им определенные услуги. Примером этого может служить работа вашей программы электронной почты, при подключении она подает запрос на сервер вашего провайдера о поступлении для вас сообщений.

Основные виды серверов

Файл-сервер. Он имеет диски большой емкости, к которым могут иметь доступ все компьютеры в сети. К тем дискам, которые уже есть на компьютере, после подключения к серверу добавляется еще несколько. Преимущества такой схемы в том, информация хранится централизованно, а не раскидана по компьютерам разных сотрудников; она доступна с любого компьютера, подключенного к серверу, и может быть защищена от доступа, поскольку для подключения к серверу требуется пароль. Еще одним достоинством сервера является высокая надежность хранения информации, так как серверы защищены от сбоев и зависаний гораздо лучше обычных ПК.

Принт-сервер. Этот сервер позволяет всем подключенным к нему компьютерам распечатывать документы на одном или нескольких общих принтерах. В этом случае отпадает необходимость комплектовать каждый компьютер собственным принтером. Также, принимая на себя все заботы о выводе документов на печать, принт-сервер освобождает компьютеры для дальнейшей работы. Посланные на печать документы принт-сервер хранит на своем жестком диске, выстраивает их в очередь и выводит на принтер в порядке очередности.

Факс-сервер. Этот сервер заменяет собой факс-аппарат. Любой компьютер может с помощью факс-сервера непосредственно отправить факсимильное сообщение, не распечатывая его предварительно на бумаге. Как и в случае принт-сервера, факс-сервер принимает все запросы на отправку факсов и хранит их у себя, а непосредственно отправкой занимается по мере освобождения телефонной линии или же вообще переносит отправку на ночное время, когда линии загружены меньше, а тарифы на междугородные звонки минимальны. Приходящие факсы либо хранятся на сервере, откуда их может затребовать адресат, либо поступать непосредственно на компьютер адресата.

Сервер удаленного доступа. Он позволяет компьютеру связываться с офисной сетью по телефонным линиям.

Почтовый сервер. В крупных корпорациях с многочисленным штатом внутренняя электронная почта играет роль очень важного средства общения, даже более важного, чем телефон, поскольку с ее помощью можно передавать не только текстовые сообщения, но и любые изображения и даже фрагменты видео. Почтовый сервер также может связывать компьютер со всем миром посредством сети Internet, и в этом качестве он незаменим и для небольших компаний.

Необходимо подчеркнуть, что речь не идет о разных устройствах, каждое из которых выполняет свою функцию. Все вышеперечисленные возможности (а также многие другие) может выполнять один компьютер, если он является сервером. Имея необходимые характеристики (прежде всего большой объем оперативной памяти и надежная дисковая подсистема), сервер с помощью соответствующего программного обеспечения способен взять на себя все эти задачи.

Программное обеспечение

Классификация: системное и прикладное.

Системное программное обеспечение состоит из: ОС, сервисной системы (оболочка, утилиты, операционные среды, системы технического обслуживания), прикладные программы пользователя, пакеты прикладных программ (проблемно-ориентировочные, общего назначения, интегрирование).

ОС состоит из 3 частей:

1. ядро (командный интегриритатор) - переводчик программного языка на язык математических кодов.

2. драйверы - специальные программы для управления различными устройствами.

3. интерфейс пользователя - совокупность средств и методов, при помощи которых пользователь взаимодействует различными устройствами.

Список литературы

1. Записи с лекции.

2. http://www.wit.ru.

3. http://proverim.net

4. http://l-nets.ru

5. http://www.neumeka.ru

6. http://network.xsp.ru

Размещено на Allbest.ru