Учебно-методический комплекс дисциплины компьютерный практикум Направление 040100. 62 «Социальная работа»
Скачать 2.26 Mb.
|
Модуль 4Раздел 4. Основы компьютерных сетей и перспективы развития вычислительной техники Тема 12. Компьютерные сети Цель и задачи: Изучение основных понятий компьютерных сетей. Учебные вопросы: 1. Локальные и глобальные вычислительные сети. 2. Сетевые топологии и методы доступа к среде передачи данных. 3. Основные типы кабельных сред передачи данных. 4. Беспроводные компьютерные сети. 5. Устройства объединения сетей. Учебная информация: 1. Локальные и глобальные вычислительные сети. Локальной вычислительной сетью (ЛВС, LAN – Local Area Networks) называется система, состоящая из двух или более удаленных ЭВМ, соединенных с помощью специальной аппаратуры и взаимодействующих между собой по каналам передачи данных. К локальным сетям – относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации. Основные компоненты ЛВС это:
Глобальные сети – (WAN – Wide Area Networks) это сети, которые объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Примером глобальной сети является Интернет. 2. Сетевые топологии и методы доступа к среде передачи данных. Топология сети это описание конфигурации сети, схема расположения и соединения компонентов сети (сетевых компьютеров – хостов, рабочих станций, кабелей и других активных и пассивных устройств) относительно друг друга. Топология характеризует взаимосвязи и пространственное расположение компонентов сети. Все сети строятся на основе трех базовых топологий:
Шинная топология. При помощи кабеля каждая рабочая станция соединяется с другими рабочими станциями и с файловым сервером. Кабель проходит от узла к узлу, последовательно соединяя все рабочие станции и все файловые серверы. На каждом конце кабеля подключается согласующая нагрузка (терминатор) для исключения эхоотражений (см. рис. 14.1). Рисунок 14.1 – Шинная топология Звездообразная топология. Каждый компьютер в сети с топологией типа Звезда взаимодействует с центральным концентратором (hub) (см. рис. 14.2). Рисунок 14.2 – Топология Звезда Hub – устройство множественного доступа, выполняющее роль центральной точки соединения в топологии Звезда. Наряду с традиционным названием «концентратор» в литературе встречается также слово «хаб». Кольцевая топология. На рисунке 14.3 показан пример топологии ЛВС, в которой каждая рабочая станция соединена с двумя другими рабочими станциями. Такая топология называется Кольцом. Рисунок 14.3 – Кольцевая топология Кольцевая топология применяется преимущественно в США для сетей, требующих выделения определенной части полосы пропускания для критичных по времени средств (например, для передачи видео и аудио), в высокопроизводительных сетях, а также при большом числе обращающихся к сети клиентов (что требует ее высокой пропускной способности). Смешанные топологии. На основе трех базовых топологий можно создавать так называемые гибридные или смешанные топологии. К этим топологиям относятся:
Звездообразно-кольцевая. 3. Основные типы кабельных сред передачи данных. На сегодня, большая часть компьютерных сетей используют для соединения провода и кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Наиболее распространены типы кабелей, приведённые в табл. 14.1:
Таблица 14.1 – Сетевые кабели
Коаксиальный кабель. До недавнего времени самой распространенной средой передачи данных был коаксиальный кабель: относительно недорогой, легкий и гибкий, безопасный и простой в установке. На рисунке 14.4 приведена конструкция коаксиального кабеля. Рисунок 14.4 – Конструкция коаксиального кабеля Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по жиле. Она изоляцией отделяется от металлической оплетки, которая играет роль заземления и защищает передаваемые по жиле сигналы от внешних электромагнитных шумов (атмосферных, промышленных); перекрестных помех – электрических наводок, вызванных сигналами в соседних проводах. Используют толстый и тонкий коаксиальный кабель. Их характеристики представлены в табл. 14.2. В обозначении кабелей по стандарту IEEE 802.3 первые две цифры – скорость передачи в Мбит/с, base обозначает, что кабель используется в сетях с узкополосной передачей (baseband network), последняя цифра – эффективная длина сегмента в сотнях метров, при которой уровень затухания сигнала остается в допустимых пределах. Витая пара. Если для передачи электрических сигналов воспользоваться обычной парой параллельных проводов для передачи знакопеременного списка большой частоты, то возникающие вокруг одного из них магнитные потоки будут вызывать помехи в другом. Для исключения этого явления провода перекручивают между собой. Самая простая витая пара (twisted pair) – это два перевитых друг вокруг друга изолированных провода. Существует два вида такого кабеля:
Часто несколько витых пар помещают в одну защитную оболочку (типа телефонного кабеля). Наиболее распространена в ЛВС неэкранированная витая пара стандарта 10 baseT с эффективной длиной сегмента – 100 м. Определено 5 категорий на основе UTP (см. табл. 14.2). Оптоволоконный кабель. В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов, а не электрических сигналов. Следовательно, его нельзя вскрыть и перехватить данные. Передача по оптоволоконному кабелю не подвержена электрическим помехам и ведется на чрезвычайно высокой скорости (до 100 Мбит/с, а теоретически возможно до 200 Мбит/с). Основа кабеля – оптическое волокно – тонкий стеклянный цилиндр (жила), покрытая слоем стекла, называемого оболочкой и имеющей отличный от жилы коэффициент преломления (см. рис. 14.5). Рисунок 14.5 – Структура оптоволоконного кабеля Беспроводная среда передачи данных. Постепенно в употребление входит беспроводная среда передачи данных. Для беспроводной передачи данных используют: инфракрасное и лазерное излучение, радиопередачу и телефонию. Эти способы передачи данных в компьютерных сетях, как локальных, так и глобальных, привлекательны тем, что: гарантируют определенный уровень мобильности; позволяют снять ограничение на длину сети, а использование радиоволн и спутниковой связи делают доступ к сети фактически неограниченным. 4. Беспроводные компьютерные сети. Беспроводные компьютерные сети это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей, например, Ethernet, без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона. СВЧ-излучение (микроволновое излучение, сверхвысокочастотное излучение) – электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазон радиоволн (от 1 см частота 30 ГГц до 1 мм 300 ГГц). Однако границы между инфракрасным, терагерцовым, микроволновым излучением и ультравысокочастотными радиоволнами приблизительны и могут определяться по-разному. Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева тел (как в бытовых, так и в промышленных микроволновых печах для термообработки металлов), основным элементом в которых служит магнетрон, а также для радиолокации. Микроволновое излучение малой интенсивности используется в средствах связи, преимущественно портативных рациях, сотовых телефонах (кроме первых поколений), устройствах Bluetooth, WiFi и WiMAX. Существует два основных направления применения беспроводных компьютерных сетей:
Компоненты беспроводной сети обеспечивают временное подключение к существующей кабельной сети, гарантируют определенный уровень мобильности и позволяют снять ограничения на максимальную протяженность сети, накладываемые медными или даже оптоволоконными кабелями. В зависимости от технологии беспроводные сети можно разделить на три типа:
Беспроводная локальная вычислительная сеть выглядит и функционирует практически так же, как обычная, за исключением среды передачи. Беспроводной сетевой адаптер с трансивером установлен в каждом компьютере, и пользователи работают так, будто их компьютеры соединены кабелем. Трансивер, называемый иногда точкой доступа (access point), обеспечивает обмен сигналами между компьютерами с беспроводным подключением и остальной сетью. В беспроводных ЛВС используются небольшие настенные трансиверы. Они устанавливают радиоконтакт между переносными устройствами. Название Transceiver происходит от английских слов Transmitter (передатчик) и Receiver (приемник). Трансивер позволяет станции передавать и получать из общей сетевой среды данные. Так же, трансиверы Ethernet определяют коллизии в сетевой среде и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями. Беспроводные локальные сети используют четыре способа передачи данных:
Инфракрасное излучение. Все инфракрасные беспроводные сети используют для передачи данных инфракрасные лучи. В подобных системах необходимо генерировать очень сильный сигнал, так как в противном случае значительное влияние будут оказывать другие источники, например окна. Этот способ позволяет передавать сигналы с большой скоростью, поскольку инфракрасный свет имеет широкий диапазон частот. Инфракрасные сети способны нормально функционировать на скорости 10 Мбит/с. Лазер. Лазерная технология похожа на инфракрасную тем, что требует прямой видимости между передатчиком и приемником. Если по каким-либо причинам луч будет прерван, это прервет и обмен данными. Радиопередача в узком спектре (одночастотная передача). Этот способ напоминает вешание обыкновенной радиостанции. Пользователи настраивают передатчики и приемники на определенную частоту. При этом прямая видимость необязательна. Сигнал высокой частоты, который используется, не проникает через металлические или железобетонные преграды. Доступ к такому способу связи осуществляется через поставщика услуг. Поставщик услуг соответствует всем требованиям FCC (Federal Communications Commission). Связь относительно медленная. Радиопередача в рассеянном спектре. При этом способе сигналы передаются в некоторой в полосе частот, что позволяет избежать проблем связи, присущих одночастотной передаче. Доступные частоты разделены на каналы, или интервалы. Адаптеры в течение предопределенного промежутка времени настроены на установленный интервал, после чего переключаются на другой интервал. Переключение всех компьютеров в сети происходит синхронно. На сегодняшний день большое распространение получили беспроводные способы передачи информации, с помощью узкополосных и широкополосных радиоволн. Для организации беспроводной передачи информации используются следующие технологии: WPAN – беспроводные персональные сети; WLAN – беспроводные локальные сети; WMAN – беспроводные сети масштаба города. Перечисленные технологии часто ассоциируются с производственными спецификациями (торговыми марками), использующими эти технологии: Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX. Bluetooth или блютуc (переводится как синий зуб, назван в честь Харальда I Синезубого) производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе от 1 до 200 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях. Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц). Wi-Fi это торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Термин возник как игра слов с Hi-Fi и никак не расшифровывается. Также Wi-Fi это стандарт беспроводной связи между информационными устройствами, например мобильными телефонами. Для доступа к Интернету устройство должно находиться в радиусе 50-100 метров от источника радиосигнала, чаще всего это роутер – маленький прибор который раздает интернет по Wi-Fi. Такие роутеры расположены в почти всех ресторанах, отелях, крупных супермаркетах и торговых центрах и предназначены для использования клиентами. В большинстве случаев, что бы подключиться к интернету через Wi-Fi нужно ввести пароль, это нужно для того, чтобы сторонние пользователи не смогли свободно пользоваться чужим интернетом, но есть и заведения которые не ставят пароль на источник интернета и многие обладатели Wi-Fi устройств этим пользуются и используют интернет не являясь клиентами данных учреждений. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) это телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован). Название «WiMAX» было создано WiMAX Forum организацией, которая была основана в июне 2001 года с целью продвижения и развития технологии WiMAX. Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным линиям и DSL». Максимальная скорость до 1 Гбит/сек на ячейку. WiMAX подходит для решения следующих задач:
WiMAX позволяет осуществлять доступ в Интернет на высоких скоростях, с гораздо большим покрытием, чем у Wi-Fi-сетей. Это позволяет использовать технологию в качестве «магистральных каналов», продолжением которых выступают традиционные DSL и выделенные линии, а также локальные сети. В результате подобный подход позволяет создавать масштабируемые высокоскоростные сети в рамках городов. Персональная сеть (Personal Area Network, PAN) это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, беспроводные гарнитуры и т. п.). К числу таких стандартизированных сетей в настоящее время относится Bluetooth. Способы передачи данных постоянно совершенствуются. Увеличивается скорость и качество передачи, расширяется аудитория потребителей. Даже во многих странах мира, в социальной программе развития общества заложена информатизация населения, и обеспечение необходимыми для этого средствами. 5. Устройства объединения сетей. Устройства объединения сетей обеспечивают связь между сегментами локальных сетей, отдельными ЛВС и подсетями любого уровня. Существуют следующие классы устройств для объединения сегментов и сетей. Повторитель – устройство, которое регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне. Сетевой адаптер – устройство, которое также работает на физическом и отчасти на канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера – это уже функция канального уровня. Мосты (bridges) и коммутаторы (switches) – устройства, которые объединяют сети на канальном уровне и используют функциональные возможности физического уровня. Мосты выполняются на основе компьютера, оснащенного соответствующим программным обеспечением. Отличие коммутаторов от мостов в том, что они реализуют свои функции аппаратными средствами и поэтому обладают значительно более высоким быстродействием. Для мостов сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Маршрутизаторы – устройства оптимизации трафика, которые работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть – это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них. Шлюз (gateway) – это устройство, выполняющее трансляцию протоколов. Шлюз размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником, переводящим сообщения, поступающие из одной сети, в формат другой сети. Шлюз может быть реализован как чисто программными средствами, установленными на обычном компьютере, так и на базе специализированного компьютера. Многопортовый повторитель (концентратор, hub, concentrator) – данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех современных сетевых стандартах концентратор является необходимым элементом сети, соединяющим отдельные компьютеры в сеть. Выводы по теме: 1. Способы передачи данных постоянно совершенствуются. Увеличивается скорость и качество передачи, расширяется аудитория потребителей. Даже во многих странах мира, в социальной программе развития общества заложена информатизация населения, и обеспечение необходимыми для этого средствами. 2. На сегодняшний день большое распространение получили беспроводные способы передачи информации, с помощью узкополосных и широкополосных радиоволн. 3. Персональная сеть (Personal Area Network, PAN) это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, беспроводные гарнитуры и т. п.). К числу таких стандартизированных сетей в настоящее время относится Bluetooth. Вопросы для самопроверки: 1. В чём заключается различие локальных и глобальных компьютерных сетей? 2. Из каких компонентов состоит локальная вычислительная сеть? 3. Какие топологии используются при построении компьютерных сетей? 4. Какими характеристиками обладают наиболее распространённые типы кабелей компьютерных сетей? 5. Какие способы передачи данных используются в беспроводной локальной сети? 6. В чём заключаются различия между Wi-Fi, Bluetooth и WiMAX? 7. В чём заключается различие между повторителем и многопортовым повторителем? 8. Что такое канал связи в вычислительной сети? 9. Как называется способ организации передачи информации для удалённого доступа к компьютеру с помощью командного интерпретатора? Список литературы по теме: 1. Информатика для юристов и экономистов / Симонович С. В. и др. СПб: Питер, 2001. 688 с. 2. Информатика: учебник / Н.В. Макарова [и др.]; под ред. Н.В. Макаровой. – М.: Финансы и статистика, 2009. – 765 с. 3. Компьютерные сети: Учебный курс/Пер, с англ.-М.: ТОО «Channel Trading Ltd», 1997. – 696 с. 4. Михайлов А. И., Черный А. И., Гиляревский Р. С. Основы информатики. 2-е изд., перераб. и доп.. М.: Наука, 1968. 5. Фадюшин С. Г. Информатика и информационные технологии: Учеб. пособие. – Владивосток: ДВФУ, 2012. – 152 с. 6. Интернет-ресурс: http://ru.wikipedia.org |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины физическая культура 040100. 62 «Социальная работа» Министерством образования Российской Федерации 10 марта 2000 г. Номер государственной регистрации 521100-doc 84 гум/бак. Направление... | | Учебно-методический комплекс дисциплины «иностранный язык» Министерством образования Российской Федерации 10 марта 2000 г. Номер государственной регистрации 521100-doc 84 гум/бак. Направление... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины социальная экология Специальность... Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |  | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность : 040101. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информатика» для студентов очной формы обучения по специальности 040101. 65 социальная... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины направление подготовки: Специальность... Направление подготовки: Специальность 040101. 65 «Социальная работа», квалификация специалист | | Учебно-методический комплекс дисциплины семьеведение направление... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины базы данных в социальной... Учебно-методический комплекс составлен на основании требований федерального государственного образовательного стандарта 2-го поколения... | | Учебно-методический комплекс дисциплины по специальности 35. 05. 00 «Социальная работа» Учебно-методический комплекс дисциплины предназначен для студентов, обучающихся по специальности «Социальная работа» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины направление подготовки: Специальность:... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Учебно-методический комплекс дисциплины Направление подготовки: специалитет... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «Практикум по медиации» Практикум по медиации Направление — 034000. 68, Конфликтология Форма подготовки Очная | | Учебно-методический комплекс дисциплины (курс по выбору) Направление... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| Основная образовательная программа по направлению 040100. 62 – Социальная работа Приложение Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению 040100. 62 – Социальная... | | Учебно-методический комплекс дисциплины социология Специальность... Учебно-методический комплекс составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины ... | | Учебно-методический комплекс дисциплины социальная психология специальность 08011 65 «Маркетинг» Учебно-методический комплекс дисциплины составлен на основании требований государственного образовательного стандарта высшего профессионального... |
