Техническое обеспечение компьютерных сетей

    Также оптоволоконные линии обладают противо-подслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кобелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в локальные вычислительные сети с помощью звездообразного соединения.

    4.2. Адаптеры

    Вне зависимости от используемого кабеля для каждой рабочей станции необходимо иметь сетевой адаптер. Сетевой  адаптер – это плата, которая  вставляется в материнскую плату  компьютера. Она имеет два разъема  для подключения к сетевому кабелю.

    Современные сетевые адаптеры рассчитаны на архитектуру Micro Channel, которая используется в сериях компьютеров Pentium. Существуют различные виды сетевых адаптеров – ActNet, Ethernet, TokenRing, различающиеся производительностью (скоростью передачи данных) и соответственно стоимостью. Для сети с числом компьютеров до 50 обычно используются недорогие адаптеры класса Ethernet стандарта NE2000. [3]

    Перед тем как вставить сетевой адаптер  в материнскую плату компьютера, необходимо с помощью переключателей (расположенных на плате адаптера) задать правильные значения для портов ввода/вывода, канала прерывания, базовый адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции.

    4.3. Репитер

    Если  длина сети превышает максимальную длину сегмента сети, необходимо разбить сеть на несколько (до пяти) сегментов, соединив их через репитер[1].

    Конструктивно репитер может быть выполнен либо в виде отдельной конструкции  со своим блоком питания, либо в виде платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера.

    Репитер в виде отдельной конструкции  стоит дороже, но он может быть использован  для соединения сегментов Ethernen, выполненных  как на тонком, так и на толстом кабеле, так как он имеет и коаксиальные разъемы, и разъемы для подключения трансиверного кабеля. С помощью этого репитера можно даже соединить в единую сеть сегменты, выполненные и на тонком, и на толстом кабеле.

    Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять  только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле, и не требует отдельной розетки для подключения электропитания.

    Один  из недостатков встраиваемого в  рабочую станцию репитера заключается  в том, чтобы для обеспечения  круглосуточной работы сети станция  с репитером также должна работать круглосуточно. При выключении питания связь между сегментами сети будет нарушена.

    Функции репитера заключаются в физическом разделении сегментов сети и обеспечении  восстановления пакетов, передаваемых из одного сегмента сети в другой.

    Репитер повышает надежность сети, так как отказ одного сегмента (например, обрыв кабеля) не сказывается на работе других сегментов. Однако через поврежденный сегмент данные проходить не могут.

    4.4. Серверы

    Для обеспечения функционирования локальной  сети часто выделяется специальный компьютер – сервер, или несколько таких компьютеров [3]. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно – иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при интенсивной совместной работе, с какой – либо базой данных.

    Иногда  серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программы, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т.д.). Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди.

    4.5. Модемы и факс-модемы

    Для всех пользователей, желающих использовать глобальные электронные сети тира InterNet, работать с электронной почтой, посылать и получать факсы с помощью компьютера и т.д., необходим модем или факс-модем [4]. Модем – это устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонные сети. Факс-модем – устройство, сочетающее возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами. Большинство современных модемов являются факс-модемами. Некоторые модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика.

    Модемы  бывают внутренними (в виде электронной платы, подключаемой к шине ISA компьютера), внешними – в виде отдельного устройства, и в виде РС-карты для подключения к портативному компьютеру. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных и поддерживаемыми протоколами связи. Большинство современных модемов работает со скоростью 14400-33600 Б/с и поддерживает средства исправления ошибок и сжатия данных (стандарты V.42 и V.42bis). Для устойчивой работы на отечественных телефонных линиях импортные модемы должны быть соответствующим образом адаптированы.

    4.6. Оборудование для беспроводной связи.

    Радиомодемы, выпускаемые сегодня многими фирмами, соединяют между собой компьютеры в помещеньях, где по какой-то причине нельзя прокладывать кабели и сверлить стены [5]. Радиомодемы обычно позволяют связывать компьютеры и периферию, удалённые всего лишь на несколько десятков или сотен метров, хотя, разумеется, есть и более мощные модели радиомодемов, работающие и на больших расстояниях. Провода и кабели в таких системах практически полностью отсутствуют, так как сигнал передаётся и принимается через небольшую антенну радиомодема. Благодаря этому система оказывается весьма портативной и простой в процессе построения сети, а главное – экономит немало труда при установке сети. Однако следует помнить, что радиоволны могут создавать нежелательные помехи, а, кроме того, радио сигнал может быть легко перехвачен и принят посторонними лицами, для которых ваша конфиденциальная информация вовсе не предназначается.

          Есть и другая возможность бескабельной связи между компьютерами и периферийным оборудованием. Фирма Carrier Current Technology нашла интересное решение: она выпускает оборудование, позволяющее связывать между собой компьютеры и передавать данные по проводам обычной электрической сети, а не создавать специальную сеть связи. Однако такая связь через электросеть возможна только в случае, если компьютеры находятся сравнительно недалеко друг от друга в одном здании и питаются от одной и той же сети [5].

    Разумеется, беспроводная связь не может конкурировать с локальными сетями. Работа в реальном масштабе времени через такие устройства сегодня невозможна из-за низкой скорости обмена, сравнительно невысокой надёжности и сложности контроля ошибок.

    Гораздо важнее и перспективнее другая разработка, которую сегодня широко внедряют многие американские и европейские фирмы – это цифровая сотовая связь для портативных компьютеров [5].

    Компьютеры  класса notebook могут уже сегодня комплектоваться не только с крошечными факс-модемами, но и устройствами цифровой радиосвязи, аналогичными сотовым телефонам. Это позволяет подключаться к коммерческим компьютерным сетям или превращать компьютер в телефакс.

    Системы цифровой сотовой связи чрезвычайно эффективны, так как позволяют без подключения к телефонной сети, без помех и почти мгновенно связываться с абонентами, находящимися даже за рубежом, практически из любого места, например, из самолёта или чужого офиса. Кроме того, сотовая связь предоставляет клиентам разнообразные дополнительные услуги, непривычные для абонентов обычной телефонной сети. Например, сообщение может быть депонировано и передано в установленное время не по одному, а одновременно по нескольким указанным номерам.

    Телефонная  сеть нового поколения получила название ISDN (Integrated Service Digital Network). Она реализуется обычно на оптических линиях или спутниковых каналах. Это цифровая сеть с интегрированными услугами заменит старую телефонную сеть и будет доступна для использования не только телефонам, но и персональным компьютерам через модемы, радиомодемы и сотовую связь.

    4.7. Топология вычислительных сетей

    Существует  ряд принципов построения локальной вычислительной сети на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями [2]. Термин «топология сети» относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: «звезда», «кольцо» и «общая шина» (см.Приложение 3).

    Топология типа «звезда» - в ней вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети (файловый сервер). Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

    Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

    При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные  кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

    Данная  топология является наиболее быстродействующей из всех, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях.

    При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

    Прокладка кабелей от одной рабочей станции  к другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца.

    Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному  конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Продолжительность  передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

    Основная  проблема при кольцевой топологии  - каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

    Подключение новой рабочей станции требует  краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно определяется расстоянием между двумя рабочими станциями.

    При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

    Рабочие станции в любое время, без  прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены, вследствие чего, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

    В локальной вычислительной сети с прямой передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала), которые представляют собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

    В локальной вычислительной сети с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модели для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.