Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, не менее важную роль играет коммуникационное оборудование. В последнее время коммуникационные устройства из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор.
Только в сети с полносвязной топологией для соединения каждой пары компьютеров имеется отдельная линия связи. Во всех остальных случаях неизбежно возникает вопрос о том, как организовать совместное использование линий связи несколькими компьютерами сети. Как и всегда при разделении ресурсов, главной целью здесь является удешевление сети.
Если топология сети не полносвязная, то обмен данными между произвольной парой конечных узлов (абонентов) должен идти в общем случае через транзитные узлы. Задача соединения конечных узлов через сеть транзитных узлов называется задачей коммутации. Устройство, функциональным назначением которого является выполнение коммутации, называется коммутатором (switch ). Коммутатор производит коммутацию входящих в его порты информационных потоков, направляя их в соответствующие выходные порты. Коммутатором в широком смысле называется устройство любого типа, способное выполнять операции переключения потока данных с одного интерфейса на другой. Операция коммутации может быть выполнена в соответствии с различными правилами и алгоритмами. Некоторые способы коммутации получили специальные названия (например, маршрутизатор ).
Коммутатором может быть как специальное устройство, так и универсальный компьютер со встроенным программным механизмом коммутации. В этом случае коммутатор называется программным. Компьютер может совмещать функции коммутации с выполнением своих обычных функций конечного узла. Эти узлы образуют коммуникационную сеть , к которой подключаются все остальные.
Задачей коммутатора является переброска данных на определённые для них интерфейсы. В связи с этим к функциям коммутатора добавляется задача мультиплексирования , при которой из нескольких отдельных потоков образуется общий агрегированный поток, который можно передавать по одному физическому каналу связи. Затем на выходе физического канала решается противоположная задача демультиплексирования – разделения суммарного агрегированного потока на несколько составляющих потоков. Мультиплексирование является способом обеспечения доступности имеющихся физических каналов одновременно для нескольких сеансов связи между абонентами сети. Операции мультиплексирования и демультиплексирования потоков при коммутации показаны на рисунке 3.
Рисунок 3
Мультиплексирование Инт. 2
Коммутатор 1
Демультиплексирование
Инт. 3 Инт.4 Инт. 5
Коммутатор, у которого все входящие информационные потоки коммутируются на один выходной интерфейс, называется мультиплексором . Коммутатор, который имеет один входной интерфейс и несколько выходных, называется демультиплексором .
В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые (shared), когда одна линия связи попеременно используется несколькими компьютерами. В случае применения разделяемых линий связи (часто используется также термин разделяемая среда передачи данных – shared media) возникает комплекс проблем, связанных с их совместным использованием, который включает как чисто электрические проблемы обеспечения нужного качества сигналов при подключении к одному и тому же проводу нескольких приёмников и передатчиков, так и логические проблемы разделения во времени доступа к этим линиям.
Классическим примером сети с разделяемыми линиями связи являются сети с топологией «общая шина», в которых один кабель совместно используется всеми компьютерами сети. Ни один из компьютеров сети в принципе не может индивидуально, независимо от всех других компьютеров сети, использовать кабель, так как при одновременной передаче данных сразу несколькими узлами сигналы смешиваются и искажаются. В топологиях «кольцо» или «звезда» индивидуальное использование линий связи, соединяющих компьютеры, принципиально возможно, но эти кабели часто также рассматривают как разделяемые для всех компьютеров сети, так что, например, только один компьютер кольца имеет право в данный момент времени отправлять по кольцу пакеты другим компьютерам.
В локальных сетях разделяемые среды применяются достаточно часто. В глобальных сетях разделяемые между интерфейсами среды практически не используются. Это объясняется тем, что при большой протяжённости каналов связи возникают большие временные задержки распространения сигналов, сокращая до неприемлемого уровня долю полезного использования каналов связи на передачу данных абонентов. В последнее время наметилась тенденция отказа от разделяемых сред и в локальных сетях. Сеть с разделяемой средой при большом количестве узлов всегда будет работать медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи. За удешевление сети приходится расплачиваться снижением производительности.
В сетях с небольшим (10-30) количеством компьютеров чаще всего используется одна из типовых топологий - общая шина, кольцо, звезда или полней связная сеть. Все перечисленные топологии обладают свойством однородности, то есть все компьютеры в такой сети имеют одинаковые права в отношении доступа к другим компьютерам (за исключением центрального компьютера при соединении звезда). Такая однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети.
Однако при построении больших сетей однородная структура связей превращается из преимущества в недостаток. В таких сетях использование типовых структур порождает различные ограничения, важнейшими из которых являются:
· ограничения на длину связи между узлами;
· ограничения на количество узлов в сети;
· ограничения на интенсивность трафика, порождаемого узлами сети.
Например, технология Ethernet на тонком коаксиальном кабеле позволяет использовать кабель длиной не более 185 м, к которому можно подключить не более 30 компьютеров. Однако, если компьютеры интенсивно обмениваются и формацией между собой, иногда приходится снижать число подключенных к кабелю компьютеров до 20, а то и до 10, чтобы каждому компьютеру доставалалась приемлемая доля общей пропускной способности сети.
Для снятия ограничений на длину сети и количество её узлов используется физическая структуризация сети с помощью повторителей и концентраторов. Для повышения производительности и безопасности сети используется логическая структуризация сети, состоящая в разбиении сети на сегменты таким образом, что основная часть трафика компьютеров каждого сегмента не выходит за пределы этого сегмента. Средствами логической структуризации служат мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.
Как уже упоминалось, различают топологию физических связей (физическую структуру сети) и топологию логических связей (логическую структуру сети). Под физической топологией понимается конфигурация связей, образованных отдельными частями кабеля, а под логической - конфигурация информационных потоков между компьютерами сети. Во многих случаях физическая и логическая топологии сети совпадают.
Для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети используются такие коммуникационные устройства как повторители и концентраторы. Простейшее из коммуникационных устройств - повторитель (repeator ) передаёт сигналы, приходящие из одного сегмента сети, в другие её сегменты. Повторитель позволяет преодолеть ограничения на длину линий связи за счет улучшения качества передаваемого сигнала - восстановления его мощности и амплитуды, улучшения фронтов и т. п.
Повторитель, который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов, часто называют концентратором (concentrator ), или хабом (hub ). Эти названия (hub - основа, центр деятельности) отражают тот факт, что в данном устройстве сосредоточиваются все связи между сегментами сети.
Концентраторы характерны практически для всех базовых технологий локальных сетей - Ethernet, ArcNet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN.
Нужно подчеркнуть, что в работе концентраторов любых технологий много общего – они повторяют сигналы, пришедшие с одного из своих портов, на других своих портах. Добавление в сеть концентратора всегда изменяет ее физическую топологию, но при этом оставляет без изменения логическую топологию.
Физическая структуризация сети с помощью концентраторов полезна не только для увеличения расстояния между узлами сети, но и для повышения её надежности. Например, при сбоях в работе сети концентратор автоматически отключает свой порт, если обнаруживает, что присоединенный к нему узел слишком долго монопольно занимает сеть. Концентратор может блокировать некорректно работающий узел и в других случаях, выполняя роль некоторого управляющего узла.
Физическая структуризация сети полезна во многих отношениях, однако в ряде случаев, обычно относящихся к сетям большого и среднего размера, невозможно обойтись без логической структуризации сети. Наиболее важной проблемой, не решаемой путем физической структуризации, остается проблема перераспределения передаваемого трафика между различными физическими сегментами сети. В большой сети естественным образом возникает неоднородность информационных потоков: сеть состоит из множества подсетей рабочих групп, отделов, филиалов предприятия и других административных образований. В одних случаях наиболее интенсивный обмен данными наблюдается между компьютерами, принадлежащими к одной подсети, и только небольшая часть обращений происходит к ресурсам компьютеров, находящихся вне локальных рабочих групп. На других предприятиях, особенно там, где имеются централизованные хранилища корпоративных данных, активно используемые всеми сотрудниками предприятия, наблюдается обратная ситуация: интенсивность внешних обращений выше интенсивности обмена между «соседними» машинами. Но независимо от того, в какой пропорции распределяются внешний и внутренний трафики, для повышения эффективности работы сети неоднородность информационных потоков необходимо учитывать.
Сеть с типовой топологией (шина, кольцо, звезда), в которой все физические сегменты рассматриваются в качестве одной разделяемой среды, оказывается неадекватной структуре информационных потоков в большой сети. Например, в сети с общей шиной взаимодействие любой пары компьютеров занимает её на все время обмена, поэтому при увеличении числа компьютеров в сети шина становится узким местом. Компьютеры одного отдела вынуждены ждать, когда окончит обмен пара компьютеров другого отдела, и это при том, что необходимость в связи между компьютерами двух разных отделов возникает гораздо реже и требует совсем небольшой пропускной способности.
Такая ситуация возникает из-за того, что логическая структура данной сети осталась однородной - она никак не учитывает увеличение интенсивности трафика внутри отдела и предоставляет всем парам компьютеров равные возможности по обмену информацией.
Отдел 1 Концентратор Концентратор Отдел 3
Концентратор Рабочая группа А
Рабочая группа В
Концентратор Концентратор
Физическая структуризация сети с помощью моста
Для повышения производительности и безопасности сети используется логическая структуризация сети , состоящая в разбиении сети на сегменты таким образом, что основная часть трафика компьютеров каждого сегмента не выходит за пределы этого сегмента. Распространение трафика, предназначенного для компьютеров некоторого сегмента сети, только в пределах этого сегмента называется локализацией трафика . Средствами логической структуризации служат такие коммуникационные устройства, как мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы.
Мост (bridge) – это устройство, соединяющее две одинаковые сети в пределах ограниченного пространства и использующие одинаковые методы передачи данных. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем. Мост делит разделяемую среду передачи сети на части (часто называемые логическими сегментами), передавая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети. Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в сети. Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным.
Логическая структуризация сети с помощью моста
Коммутатор (switch ) по принципу обработки данных ничем не отличается от моста. Основное его отличие от моста состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированным процессором, который обрабатывает данные по алгоритму моста независимо от процессоров других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Можно сказать, что коммутаторы - это мосты нового поколения, которые обрабатывают данные в параллельном режиме.
Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединение нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства - отправить сообщение в нужную сеть. Такое устройство называется маршрутизатором или роутером . Маршрутизатор - это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.
Маршрутизаторы более надежно и более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому в данном случае подсетью (subnet ). Важной особенностью маршрутизаторов является их способность связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий.
Для объединения ЛВС совершенно различного типа, работающих по существенно отличающимся друг от друга протоколам, предусмотрены специальные устройства - шлюзы. Шлюз (gateway) - это устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия. Обычно основной причиной, по которой в сети используют шлюз, является необходимость соединить сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения, а не желание локализовать трафик. Тем не менее, шлюз обеспечивает и локализацию трафика в качестве некоторого побочного эффекта. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. С помощью шлюзов можно локальную сеть подключить к глобальной.
Крупные сети практически никогда не строятся без логической структуризации. Для отдельных сегментов и подсетей характерны типовые однородные топологии базовых технологий, а для их объединения всегда используется оборудование, обеспечивающее локализацию трафика. Мосты, маршрутизаторы и шлюзы конструктивно выполняются в виде плат, которые устанавливаются на компьютерах.
- (acoustic coupler) Устройство, используемое для подсоединения компьютера к обыкновенному телефону и позволяющее компьютеру посылать информацию по телефонной линии и получать информацию, отправленную через телефонную сеть другими компьютерами. Для … Словарь бизнес-терминов
мобильное (беспроводное) устройство - 3.23 мобильное (беспроводное) устройство : В контексте требований настоящего стандарта беспроводное коммуникационное устройство, которое в процессе использования удерживается возле уха в непосредственной близости к… …
СТО НОСТРОЙ 2.15.9-2011: Инженерные сети зданий и сооружений внутренние. Устройство систем распределенного управления. Монтаж, испытания и наладка. Требования, правила и методы контроля - Терминология СТО НОСТРОЙ 2.15.9 2011: Инженерные сети зданий и сооружений внутренние. Устройство систем распределенного управления. Монтаж, испытания и наладка. Требования, правила и методы контроля: 3.1 автоматизированная система (АС) : Система … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Древние (англ. Ancients) Вид Люди (первая эволюция) Родной мир Селестис (Галактика Орай) Земля (Млечный Путь) … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Орай. Орай (англ. Ori) Вид Люди (первая … Википедия
- (modem) Сокращение понятия модулятор демодулятор. Устройство позволяет компьютеру передавать и получать информацию, используя средства связи, такие, как телефонная. Модемы необходимы, поскольку цифровые электросигналы, производимые компьютером,… … Словарь бизнес-терминов
ГОСТ Р МЭК 62209-1-2008: Воздействие на человека радиочастотных полей от ручных и располагаемых на теле беспроводных устройств связи. Модели человека, измерительные приборы и процедуры. Часть 1. Порядок определения коэффициента удельного поглощения энергии для ручных устройств, используемых в непосредственной близости к уху (полоса частот от 300 МГц до 3 ГГц) - Терминология ГОСТ Р МЭК 62209 1 2008: Воздействие на человека радиочастотных полей от ручных и располагаемых на теле беспроводных устройств связи. Модели человека, измерительные приборы и процедуры. Часть 1. Порядок определения коэффициента… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Голограмма Млечного Пути Млечный Путь (лат. Via Lactea) или Авалон, как её называли Древние галактика в Местной Группе. Млечный Путь является родиной для многих рас, которые повлияли на историю Вселенной, включая Гоа’улдов, Тау’ри и… … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Судьба (значения). Судьба «Судьба» на сверхсветовой скорости Первое появление «Воздух. Часть 1» Последнее появление … Википедия
Electronics Pty Ltd Год основания 1995 Расположение Перт (Австралия) Ключевые фигуры Mr Rod Macduff: Chairman and MD Отрасль радиокоммуникации, шифрование … Википедия
Модемы
Модем предназначен для передачи информации на большие расстояния с использованием телефонных линий и включает в себя модулятор, который преобразует поступающую от компьютера двоичную информацию в аналоговые сигналы, и демодулятор, извлекающий из принятого модулированного сигнала закодированную двоичную информацию и передающий ее в компьютер.
Модем устанавливается между компьютером и телефонной линией, которая соединяет пользователя с провайдером услуг Интернет или с сервером удаленного доступа частной сети. Для доступа в Интернет или корпоративную сеть через телефонную сеть модем пользователя посылает вызов модему, находящемуся на сервере удаленного доступа (Remote Access Server – RAS). Модем любого типа является устройством последовательного действия, в котором биты данных передаются по одному один за другим.
Коммуникационные устройства
Известно много различных коммуникационных или коммутирующих устройств, таких, как повторители, мосты, концентраторы, маршрутизаторы и шлюзы. В табл. 9.2 приведено соответствие коммутирующих устройств уровням стандартной сетевой модели OSI.
Таблица 9.2
Рассмотрение коммутирующих устройств с точки зрения семиуровневой модели OSI позволяет выявить, какая часть информации исходного сообщения используется промежуточными сетевыми устройствами для выбора маршрута в процессе его передачи от отправителя к получателю. Подготовленные отправителем данные (рис. 9.6) последовательно передаются:
Рис. 9.6.
- на транспортный уровень, который добавляет к ним свой заголовок (например, заголовок TCP – протокола управления передачей);
- сетевой уровень, который, в свою очередь, также добавляет свой заголовок (пакета), в результате чего формируется пакет сетевого уровня (например, 1Р-пакет);
- канальный уровень, где формируется кадр путем добавления еще одного заголовка (кадра) и концевика в виде контрольной суммы (CRC-кода);
- физический уровень для транспортировки по сети.
Рассмотрим особенности коммутирующих устройств и выявим, как они соотносятся с пакетами и кадрами.
Повторители (Repeaters) являются коммуникационными устройствами самого нижнего, физического уровня. Простейший повторитель представляет собой двухпортовое аналоговое устройство для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети с целью увеличения общей длины сети (рис. 9.7, а). Каждый порт имеет собственный трансивер, состоящий из передатчика и приемника. Повторитель улучшает качество передаваемого сигнала: восстанавливает амплитуду и мощность выходного сигнала, уменьшает длительность фронтов и т.п. В сети
Рис. 9.7.
Ethernet допускается установка четырех повторителей, что позволяет увеличить длину кабеля до 2500 м.
Концентраторы (Concentrator); или хабы (Hub), как и повторители, работают на физическом уровне, однако отличаются от них тем, что имеют несколько электрически связанных входов/выходов (портов), к которым подключены линии передачи. Все линии должны работать с одинаковыми скоростями. На рис. 9.7, б электрическая связь внутри коммутатора обозначена крупной точкой. Кадры, прибывающие на какую-либо линию (вход), передаются на все остальные линии (выходы). Если одновременно по разным линиям (входам) придут два кадра, то из-за наличия электрической связи в концентраторе произойдет столкновение (коллизия).
Концентраторы Ethernet имеют от 8 до 72 портов. Трансивер каждого порта помимо передатчика и приемника содержит детектор коллизий, с помощью которого можно обеспечить доступ к сети, а также изолировать порт, если на нем обнаруживаются непрерывные ошибки (коллизии).
Логическая структуризация сети осуществляется с помощью мостов, коммутаторов, маршрутизаторов и шлюзов. Рассмотрим мосты и коммутаторы, работающие на канальном уровне.
Мосты (Bridges) соединяют две (см. рис. 9.7, в) или более локальных сетей, называемых также подсетями, сегментами сети или доменами коллизий. Главная функция моста состоит в ретрансляции данных (кадра) из одного сегмента сети в другой. Мост, в отличие от повторителя или концентратора, анализирует адрес назначения кадра, при этом если:
- адрес назначения поступающего кадра относится к тому же сегменту, то кадр мостом игнорируется;
- адрес назначения известен мосту и относится к другому сегменту, то мост транслирует этот кадр в соответствующий порт;
- адрес назначения еще не известен мосту, то кадр транслируется во все порты, кроме того, откуда он пришел, а незнакомый адрес сохраняется для дальнейшего использования, т.е. в ходе работы мост самообучается. После самообучения мост передает кадры только в сегмент назначения, уменьшая тем самым общий объем передаваемых по сети данных.
Широковещательные и многоадресные кадры также транслируются во все порты. Мост позволяет изменять логическую структуру сети при сохранении физического расположения узлов и связей между ними. Логическое деление на подсети повышает безопасность данных, ограничивая доступ к ним отдельных пользователей.
Современные мосты, как и концентраторы, укомплектованы сетевыми платами, рассчитанными обычно на четыре или восемь входов определенного типа. При наличии нескольких плат мост способен работать с сетями разных типов.
Коммутаторы (Switch) являются усовершенствованными мостами и для маршрутизации также используют адреса кадров. Каждый коммутатор оснащен специализированным процессором, благодаря чему общая производительность коммутатора превышает производительность традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Однако в отличие от мостов, соединяющих целые сети, коммутаторы чаще всего используются для соединения отдельных компьютеров (см. рис. 9.7, г). Поэтому коммутаторы имеют гораздо больше разъемов для сетевых плат, чем мосты. Каждый порт является областью столкновений (коллизий). Чтобы предотвратить их, каждый порт коммутатора снабжен буфером для хранения пришедших кадров. Поэтому коллизии могут возникнуть только при переполнении буфера. Для предотвращения коллизий современные коммутаторы начинают пересылать кадры сразу после получения их заголовков, т.е. они не используют протоколы с ожиданием. Такие коммутаторы называют сквозными. При этом чаще всего используется аппаратная реализация алгоритма без ожидания, тогда как в мостах традиционно присутствует процессор, программно реализующий маршрутизацию с ожиданием.
Маршрутизаторы (Router) относятся к сетевому уровню модели OSI и имеют существенные отличия от мостов и стандартных концентраторов. Основная функция маршрутизатора состоит в чтении заголовков пакетов сетевых протоколов и в принятии решения о дальнейшем маршруте следования пакета. На маршрутизатор прибывает пакет, сформированный сетевым уровнем (см. на рис. 9.6 выделен темным цветом), в котором отсутствует заголовок кадров и концевик (CRC). Пакет передается программному обеспечению маршрутизатора которое анализирует заголовок пакета и в соответствии с ним выбирает дальнейший путь пакета.
Появление маршрутизаторов обусловлено ограничениями мостов и коммутаторов по топологии связей и другим показателям. Благодаря использованию составных числовых адресов (с указанием номеров подсетей, компьютеров и собственных портов) маршрутизаторы более надежно и эффективно изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Кроме локализации трафика маршрутизаторы способны выполнить многие другие полезные функции, например они могут работать в сети с замкнутыми контурами, осуществляя при этом выбор рационального маршрута из нескольких возможных, а также связывать в единую сеть подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий, например Ethernet и Х.25.
Транспортные шлюзы служат для соединения компьютеров, использующих различные транспортные протоколы, ориентированные на работу с установлением соединения, например TCP/IP и АТМ. В этом случае транспортный шлюз может копировать пакеты, одновременно приводя их к нужному формату.
Шлюзы приложени й работают с форматами и содержимым пакетов на более высоком уровне. Например, шлюз E-Mail может переводить электронные письма в формат SMS-сообщений для мобильных телефонов.
Среды передачи данных
Основной составной частью телекоммуникационных сетей является физическая среда (Medium) или среда передачи данных, по которой передаются сигналы. В качестве такой среды используются коаксиальный кабель, кабель на основе витых пар, оптоволоконный кабель и беспроводная среда (свободное пространство).
Выбор типа коммуникационного устройства, обеспечивающего подключение ПК к информационной сети того или иного масштаба, и его конкретной модели напрямую зависит от способа подключения к сети и характеристик линии связи, оговоренных вариантом задания (см. таблицу П1.2. ).
Дополнительные устройства
К числу таких устройств в первую очередь следует отнести устройства обеспечения ПК качественным электропитанием. Сети электропитания мегаполисов и промышленных центров характеризует наличие высоковольтных импульсных бросков напряжения (высокочастотные помехи), долговременное изменение уровня напряжения, выходящее за пределы эксплуатационных требований, и кратковременные перебои подачи напряжения. Эти факторы негативно сказываются на работоспособности ПК и могут привести к потере информации, «зависанию» компьютера и даже полному выходу из строя отдельных узлов.
Устранить (точнее – эффективно снизить) воздействие высокочастотных (ВЧ) помех можно, используя подключение ПК к электросети через сетевой фильтр . Сетевой фильтр представляет собой недорогое устройство, в электрическую цепь которого включены реактивные элементы – конденсаторы и индуктивности, весьма существенно понижающие уровень ВЧ помех. От других видов перебоев электропитания сетевой фильтр не защищает ! В виду существенной важности решаемой сетевым фильтром задачи, при выборе конкретной модели не стоит ориентироваться на широко представленную на рынке продукцию сомнительного качества от неизвестных производителей. В качестве достойного выбора могут быть рекомендованы сетевые фильтры компании APC .
Единственной надежной защитой комплекса ПК и периферийного оборудования от всех видов изменений и отключений питающего напряжения являются (Uninterruptible Power Supply – UPS ). Источники бесперебойного питания (ИБП) строятся на основе несколько различных структурных схем, отличающихся сложностью и, соответственно, эффективностью работы и ценой. Для применения в домашних или индивидуальных офисных условиях могут быть рекомендованы относительно простые и недорогие линейно-интерактивные ИБП. Более простые и, соответственно, дешевые ИБП, относящиеся к типу «резервные », не всегда могут обеспечить качественное электропитание в экстремальных ситуациях. Если речь идет об электропитании серверов, лучше ориентироваться на качественные ИБП с двойным преобразованием частоты (или On-line ИБП). В любом случае следует выбирать модели ИБП от известных, хорошо зарекомендовавших себя производителей. Говоря о позициях конкретных компаний на рынке ИБП, можно отметить, что в сегменте ИБП малой мощности (до 3 кВА) около половины рынка принадлежит компании APC , что во многом объясняется разветвленной сетью партнеров и дистрибьюторов. На втором месте идет компания Invensys (владелец торговых марок Best Power и Powerware ). На третьем по объему реализуемой продукции с примерно равными позициями идут компании Liebert-Hiross и Chloride .
При выборе конкретной модели ИБП следует иметь в виду, что в паспортных данных на них приводится полная мощность источника (измеряется в Вольт-Амперах), в то время как для потребителей обычно указывается активная мощность (измеряется в Ваттах). То есть, суммируя мощность, потребляемую ПК и другими устройствами от ИБП, следует выбирать ИБП со значением полной мощности примерно на 30% большим , чем полученное суммарное значение активной мощности подключенных потребителей.
Дополнительные сведения, касающиеся возникающих в процессе выполнения работы вопросов, можно подучить, прибегнув к рекомендуемым источникам информации, а также к другим современным публикациям по этой тематике.
Библиографический СПИСОК
1. Соломенчук В., Шишигин И., Колесниченко О. Аппаратные средства PC. Наиболее полное руководство в подлиннике. 6-е издание, перераб. – СПб: BHV, 2009. – 800 с.
2. Жадаев А.Г. Персональный компьютер: Сборка, запуск, диагностика. – М: НТ Пресс, 2009. – 384 с.
3. www.stream.ru/
4. www.ixbt.com/
5. www.price.ru/
Приложение 1
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Таблица П1.1
| 1-я цифра варианта | характер работ и приложений, на выполнение которых преимущественно ориентирован ПК |
| Домашний ПК: работа с офисными приложениями (MSOffice ); просмотр видео; печать текста и таблиц. | |
| 0, 2 | Домашний ПК: работа с графикой на любительском уровне; качественная печать изображений; сканирование печатных изображений и фотопленок. |
| Домашний ПК: работа со звуком на любительском уровне; качественное звуковоспроизведение; просмотр видео; просмотр программ телевизионного вещания. | |
| Домашний ПК: компьютерные игры с 3D -графикой и качественным звуком; просмотр видео. | |
| Офисный ПК: работа с офисными приложениями (MSOffice ); печать текста и таблиц. | |
| Офисный ПК: работа с пакетами «1С », «Консультант Плюс », «Гарант »; печать текста и таблиц. | |
| Офисный ПК: работа с текстом и графикой среднего качества; печать изображений; сканирование печатных изображений и пленок. | |
| Офисный ПК: работа с чертежной графикой; пакет «Автокад »; печать изображений; сканирование печатных изображений и текста. | |
| Офисный ПК: создание презентационных слайд-роликов (MS PowerPoint ). |
Таблица П1.2.
Таблица П1.3.
Таблица П1.4.
| 3-я цифра варианта | площадь, предоставляемая для размещения ПК и периферийного оборудования |
| 800x600 мм; допускается двухъярусное размещение с использованием ниш, подставок, полок и т.п. | |
| 1000x550 мм; допускается двухъярусное размещение с использованием ниш, подставок, полок и т.п. | |
| 900x600 мм; на одной рабочей поверхности (в один ярус) | |
| 1100x500 мм; на одной рабочей поверхности (в один ярус) | |
| 1000x700 мм; допускается двухъярусное размещение с использованием ниш, подставок, полок и т.п. | |
| 750x550 мм; допускается двухъярусное размещение с использованием ниш, подставок, полок и т.п. | |
| без ограничения площади |
Приложение 2
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ МИНИМАЛЬНЫЕ
АППАРАТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПК
ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАЗЛИЧНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ
| выполняемые задачи и приложения | минимальные аппаратные требования |
| работа с офисными приложениями (MSOffice ) | CPU: Intel Core 2 Duo или AMD Athlon X2 Dual-Core; DRAM: 2 Gb; VRAM : 256 Mb; HDD: 500 Gb; разрешение видеосистемы: 1024 x768 |
| работа с пакетами «1С », «Консультант Плюс », «Гарант » | |
| работа с текстом и графикой среднего качества | |
| работа со звуком на любительском уровне; качественное звуковоспроизведение; просмотр DVD ; | CPU: Intel Core i3 или AMD Athlon X2 Dual-Core; DRAM: 4 Gb; VRAM : 512 Mb; HDD: 350 Gb; разрешение видеосистемы: 1920 x1080 |
| работа с графикой на любительском уровне | |
| компьютерные игры с 3D -графикой и качественным звуком | |
| работа с чертежной графикой; пакет «Автокад » | |
| сервер поддержки небольшой локальной сети, совмещенный с файловым сервером | CPU: Intel Core 2 Quad или Core 2 Extreme; DRAM: 4 Gb; HDD: 500 Gb и выше; поддержка RAID |
Приложение 3
АДРЕСА WEB-САЙТОВ НЕКОТОРЫХ ВЕДУЩИХ МИРОВЫХ
ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ КОМПЬЮТЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
| компания | адрес WEB -сайта (URL ) головной организации или российского отделения | основная продукция |
| 3COM | http://www.3com.ru | сетевое оборудование |
| ABIT | http://www.abit.ru | системные платы |
| Adaptec | http://www.adaptec.com | контроллеры |
| AGFA | http://www.agfa.com | сканеры |
| AMD | http://www.amd.ru | процессоры |
| Aopen | http://www.aopen.ru | компьютерное оборудование |
| APC | http://www.apc.ru | источники бесперебойного питания, сетевые фильтры |
| ASUSTEK | http://www.asus.ru | |
| ATI Technologies | http://www.atitech.com/ | графические адаптеры |
| A-Trend | http://www.atrend.com.tw/ | системные платы |
| Creative Technology | http://ru.europe.creative.com/ | звуковые платы |
| Canon | http://www.canon.ru/ | принтеры, сканеры, цифровые камеры |
| Chloride | http://www.chloride.ru/ | источники бесперебойного питания |
| DataExpert | http://www.dataexpert.com | системные платы, графические адаптеры |
| Diamond Multimedia | http://www.diamondmm.com | графические адаптеры |
| Epson | http://www.epson.ru/ | принтеры, сканеры, проекторы |
| Gigabyte | http://www.gigabyte.ru/ | системные платы, графические карты |
| Hewlett-Packard | http://www.hp.ru/ | компьютеры, принтеры, сканеры |
| Hitachi | http://www.hitachi.ru/ | мониторы, жесткие диски, приводы DVD |
| IBM | http://www.ibm/com/ru/ | компьютеры, мониторы |
| Intel | http://www.intel.ru/ | процессоры, системные платы, сетевое оборудование |
| Invensys | http://www.invensys.com | источники бесперебойного питания |
| Lexmark | http://www.lexmark.ru | струйные принтеры, сетевое оборудование |
| Liebert-Hiross | http://www.liebert-hiross.ru | источники бесперебойного питания |
| Logitech | http://www.logitech.com/ | клавиатуры, мыши, трекболы |
| Maxtor | http://www.maxtor.com/ | жесткие диски |
| Mitsumi | http://www.mitsumi.com/ | мыши, клавиатуры |
| Minolta | http://www.minolta.ru/, http://www.konicaminolta.ru | принтеры |
| NEC | http://www.nec.com/ | мониторы, приводы DVD |
| Plextor | http://www.plextor.ru/ | приводы DVD |
| Rambus | http://www.rambus.com/ | память |
| Samsung | http://www.samsung.ru/ | мониторы, жесткие диски, приводы BD/DVD |
| Seagate | http://www.seagate.com/ | жесткие диски |
| Sony | http://www.sony.ru/ | мониторы, приводы BD/DVD |
| TEAC | http://www.teac.com/ | дисководы |
| Toshiba | http://www.toshiba.com.ru/ | жесткие диски для ноутбуков |
| ViewSonic | http://www.viewsonic.ru/ | мониторы |
| Western Digital | http://www.wdc.com/ | жесткие диски |
| Wacom | http://www.wacom.ru/ | графические планшеты |
| Xerox | http://www.xerox.ru/ | принтеры, копиры, многофункциональные устройства |
| ZyXEL | http://www.zyxel.ru/ | модемы, сетевые адаптеры, коммутаторы |
3. Коммуникационные устройства локальных сетей
Ранее было показано, что работа в составе локальной сети требует корректного и эффективного выполнения определенных процедур канального уровня, начиная от формирования кадра с учетом алгоритмов контроля данных и восстановления искаженных или утерянных в процессе передачи данных (LLC подуровень) и заканчивая управлением доступом к разделяемой среде передачи данных (MAC подуровень). Все эти задачи канального уровня должны решаться каждым узлом локальной сети, поэтому все узлы обязательно содержат коммуникационные устройства (в компьютерных сетях – сетевые адаптеры, в CAN-сети – CAN-контроллеры), реализующие эти процедуры канального уровня. Зачастую задачи, решаемые этими устройствами, выходят за пределы канального уровня и, например, включают достаточно сложные процедуры контроля и диагностики работы элементов сети.
В локальных сетях, даже без разделения на логические сегменты, может потребоваться применение дополнительных коммуникационных устройств. Например, преобразование физической топологии «звезда» в логическую топологию «общая шина» или «кольцо» производится концентраторами (хабами). Хаб – наиболее простое коммуникационное устройство, его функции заключаются в ретрансляции поступающих на один из входных портов сообщений на другие выходные порты. Выполняя такие операции, хаб изменяет логическую топологию сети. Обычно порты хаба двунаправленные (вход / выход) и таких портов – несколько. Естественно, что хаб должен работать строго в соответствии с MAC-процедурами. Как правило, хабы выполняют дополнительные контрольные функции и могут отключать порты с некорректно работающими узлами сети. Хаб не является полноценным узлом локальной сети, т.е. он не имеет собственного MAC-адреса и не может быть ни отправителем, ни получателем сообщений. Таким образом, хаб объединяет отдельные физические сегменты сети в единую разделяемую среду передачи данных в соответствии с используемой сетевой технологией.
Для разделения единой среды передачи данных на логические сегменты в локальных сетях применяют более сложные коммуникационные устройства: мосты и коммутаторы. Мосты и коммутаторы также реализуют только MAC-процедуры и, следовательно, являются устройствами для решения задач канального уровня. Как правило, они тоже не имеют самостоятельных MAC-адресов и не могут быть ни отправителями, ни получателями сообщений. В отличие от хабов мосты и коммутаторы обеспечивают селективную ретрансляцию поступающих сообщений, разделяя локальную сеть на относительно самостоятельные логические сегменты. Если получатель сообщения находится в одном логическом сегменте с отправителем, поступившее сообщение не передается на другие выходные порты. Если поступившее сообщение адресовано в другой сегмент, оно либо повторяется на всех выходных портах, либо только на том, который соответствует адресуемому логическому сегменту. Для такой селективной ретрансляции мосты и коммутаторы должны производить анализ MAC-адресов всех поступающих сообщений. Очевидно, что эта необходимость существенно усложняет работу этих коммуникационных устройств. Обычно мост содержит один общий процессор обработки сообщений для всех портов и поэтому выполняет обработку сообщения только одного логического сегмента (порта). Остальные порты должны в это время принимать поступающие сообщения в буферные ЗУ и ожидать в очереди на обработку. Это может существенно снижать производительность сети.
Коммутаторы содержат процессоры обработки сообщений в каждом порту и поэтому обеспечивают независимую и одновременную обработку сообщений каждого логического сегмента (порта). Коммутаторы могут производить обработку сообщений с полной буферизацией или «на лету». Из-за относительно низкой производительности мосты в настоящее время практически не применяются.
Достаточно часто возникает необходимость в использовании в разных логических сегментах сети различных сетевых технологий. В этих случаях коммуникационные устройства должны на разных выходных портах реализовывать различные MAC-процедуры. Устройств, позволяющие объединять в единую сеть сегменты с разными сетевыми технологиями, принято называть шлюзами (gate way). Шлюзы, кроме функций коммутаторов, должны выполнять преобразование форматов сообщений и реализовывать необходимые MAC-процедуры для каждого сегмента. Особенно актуальны такие задачи в сложных составных сетях.
4. Техническая реализация коммутаторов
Для эффективной работы в коммутаторах необходимо обеспечить одновременную передачу сообщений между разными портами, т.е. пропускная способность должна соответствовать суммарной пропускной способности портов. Каждый порт должен содержать буферное ЗУ для хранения сообщений в случаях, когда выходной порт (или его канал связи) занят передачей другого сообщения. Наиболее жесткие требования по быстродействию предъявляются к коммутаторам при обработке сообщений «на лету».
В настоящее время используется три основных схемы реализации коммутаторов: коммутационные матрицы, разделяемую память, общую шину. Достаточно часто эти схемы могут комбинироваться в одном коммутаторе. Но в любом варианте реализации все порты коммутатора должны образовывать полносвязаную конфигурацию, т.е. сообщения из каждого порта должны при необходимости поступать в любой другой порт.
Коммутационная матрица (рис. 2) обеспечивает самый быстрый способ взаимодействия портов и представляет собой комбинационную логическую схему, обеспечивающую передачу сигналов от каждого порта к любому другому порту. Очень часто ее строят подобно многоступенчатым матричным дешифраторам, сигналы управляющие направлением передачи формируются на основе анализа MAC – адреса и добавляются к исходному сообщению (так называемый тэг), быстродействие элементов матрицы соизмеримо со скоростью передачи данных. Однако сложность коммутационной матрицы очень существенно возрастает при увеличении количества портов коммутатора.
Рис. 2. Реализация коммутационной матрицы с помощью двоичных переключателей
В коммутаторах с общей шиной (рис. 3) порты связаны высокоскоростной шиной, обеспечивающей производительность большую, чем суммарная производительность портов. Сообщения по внутренней шине должны передаваться небольшими порциями – ячейками, это необходимо для предотвращения задержек передачи других сообщений. Общая шина не предусматривает буферизации ячеек. Каждый порт принимает все ячейки, с помощью тэгов накапливает в буфере те ячейки, которые адресованы ему и передает их в выходной канал.
Рис. 3. Архитектура общей шины
Взаимодействие портов коммутатора можно организовать с помощью двухвходовой разделяемой памяти (рис. 4). Запись в разделяемую память из входных портов осуществляется также ячейками с помощью менеджера очередей, аналогичным образом производится чтение данных для передачи в выходные порты.
Рис. 4. Архитектура разделяемой памяти
Два последних способа предъявляют весьма высокие требования по быстродействию элементов коммутатора.
CAN контроллерами. Эти контроллеры выпускаются либо в виде отдельных интегральных схем, либо являются встроенными элементами более сложных устройств. CAN контроллер в комплекте с ИС CAN трансивера обеспечивает работу локальной сети, реализуя все необходимые функции: от управления доступом к разделяемой среде передачи данных (MAC - процедуры) до передачи сигналов по линии связи. Для HLP протоколов...
Три типа адресов: локальные, IP-адреса и символьные доменные имена. Локальный адрес – это адрес, используемый автономной системой (подсетью составной сети). Предполагается, что каждая автономная система может строиться по своей сетевой технологии, может иметь независимую систему адресации и использовать свои внутренние адреса. Если автономная система также является IP-сетью, локальный (внутренний) ...
Как цели образования, содержание образования, преподаватель, студенты, технологическая подсистема, включающая в себя средства, методы и формы обучения. 2. Повышение качеств знаний с помощью телекоммуникационной среды на уроках информатики В последнее время получают распространение средства «виртуальных миров» в Интернет, трехмерных объектов, являющихся усовершенствованной...
Подобная программа будет включена в план ФПКП, то оплата труда специалистов, проводящих повышение квалификации, будет производиться из средств ФПКП. Глава 2. Образовательные возможности компьютерной сети 2.1 Электронная почта Наиболее распространенной коммуникационной технологией и соответствующим сервисом в компьютерных сетях стала технология компьютерного способа пересылки и обработки...
