2014-02-02
1780
Распределение одномегабайтной области ОП
| Стандартная память 640 Кбайт | Верхняя память 384 Кбайт | ||
| 64 Кбайта - область служебных программ и данных ОС | 576 Кбайт - область программ и данных пользователя | 256 Кбайт - область видеопамяти и служебных программ | 128 Кбайт - область программ начальной загрузки Ом и др. |
| ОЗУ | ПЗУ | ||
Основная память в соответствии с методами доступа и адресации делится на отдельные, иногда частично или полностью перекрывающие друг друга области, имеющие общепринятые названия (табл. 9).
Таблица 9
| Непосредственно адресуемая память | Расширенная память | ||
| Стандартная (обычная) память (СМА) | Верхняя память (блоки UMA) | Высокая память (HMA) | |
| 640 Кбайт | 384 Кбайта | 64 Кбайта | |
| 640 Кбайт | 1024 Кбайта | 1088 Кбайта | 16 Мбайт |
Прежде всего, основная память компьютера делится на две логические области: непосредственно адресуемую память, занимающую первые 1024 Кбайта ячеек с адресами от 0 до 1024 Кбайт-1, расширенную память, доступ к ячейкам которой возможен при использовании специальных программ-драйверов.
|
|
|
Драйвер – специальная программа, управляющая работой памяти или внешними устройствами ЭВМ и организующая обмен информацией между МП, ОП и внешними устройствами ЭВМ.
Стандартной памятью называется непосредственно адресуемая память в диапазоне от 0 до 640 Кбайт.
Непосредственно адресуемая память в диапазоне адресов от 640 до 1024 Кбайт называется верхней памятью. Верхняя память зарезервирована для памяти дисплея (видеопамяти) и постоянного запоминающего устройства.
Расширенная память – это память с адресами 1024 Кбайта и выше.
Непосредственный доступ к этой памяти возможен только в защищенном режиме работы микропроцессора.
Расширенная память может быть использована главным образом для хранения дат и некоторых программ ОС. Часто расширенную память используют для организации виртуальных (электронных) дисков.
В современных ПК существует режим виртуальной адресации. Виртуальная адресация используется для увеличения предоставляемой программам оперативной памяти за счет отображения в части адресного пространства фрагмента внешней памяти.
Внешняя память
Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными в настоящее время, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (НЖМД) и накопителей на оптических дисках (НОД).
|
|
|
Назначение этих накопителей – хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Различаются НЖМД и НОД объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации. В качестве устройств внешней памяти в последнее время широко используются устройства flash-памяти.
Внешние запоминающие устройства можно классифицировать по целому ряду признаков: по виду носителя, типу конструкции, по принципу записи и считывания информации, методу доступа и т.д.
Носитель – материальный объект, способный хранить информацию (рис. 12).
Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД)
Основным внешним запоминающим устройством является накопитель на жестком магнитном диске (рис. 13). Это устройство входит в обязательную конфигурацию компьютера. Магнитный диск состоит из нескольких круглых пластин, расположенных друг над другом. Поверхность каждого диска снабжена головкой чтения/записи, закрепленной на едином кронштейне. Головки могут одновременно перемещаться вдоль поверхности диска для обработки информации. Вся поверхность пластин разбита на концентрические окружности (дорожки), на которых хранится информация. Поиск и обработка нужной информации происходят за счет механического вращения диска и поступательного движения кронштейна с головками, что, естественно, делает обработку информации более медленной, чем в ОП.
 |
Рис. 13. Логическая структура диска
Каждая дорожка МД разбита на сектора (физическая единица хранения информации). В одном секторе дорожки может быть помещено 128, 256, 512 или 1024 байт, но обычно 512 байт данных. Обмен данными между НМД и ОП осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер (логическая единица хранения информации) – это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.
Накопитель на оптических дисках (НОД)
Накопители на оптических дисках получили широкое распространение из-за своей низкой цены и относительно большой емкости. Оптический диск представляет пластину из полимера, на которую наносится тонкий слой светоотражающего материала, например алюминия. Информация на диск записывается с помощью лазера по спирали, что снижает быстродействие при обработке информации по сравнению с жестким диском.
Различают следующие типы оптических дисков:
– CD-ROM – допускается однократная запись и многократное чтение;
– CD-RW – перезаписываемый диск (многократная запись и чтение);
– DVD – могут быть только читаемыми и перезаписываемыми; отличаются большей емкостью и быстродействием.
Flash-память
Появилась в последние годы и получает все большее распространение. Основана на применении особых интегральных схем. Является энергонезависимой и перезаписываемой. Принцип функционирования этой памяти подобен функционированию памяти RAM (ОЗУ компьютера), так как информация также хранится в ячейках.
По сравнению с другими внешними носителями информации flash-память обладает следующими преимуществами:
– низкое энергопотребление из-за отсутствия механически движущихся частей;
– относительно высокое быстродействие;
– компактность;
– долговечность;
– прочность.
Все это приводит к широкому использованию этого типа памяти в качестве накопителя также в портативных компьютерах, сотовых телефонах, видео- и фотокамерах и т.д.
6.5. Дополнительные и внешние устройства
К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.
|
|
|
Математический сопроцессор широко используется для ускоренного выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригонометрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно с основным МП под его управлением. Ускорение операций происходит в десятки раз.
Контроллер прямого доступа к памяти освобождает МП от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК. Без этого контроллера обмен данными между ВЗУ и ОЗУ осуществляется через регистр МП, а при его наличии данные непосредственно передаются между ВЗУ и ОЗУ, минуя МП.
Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП значительно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств (дисплей, принтер, НЖМД и др.); освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.
Важнейшую роль играет в ПК контроллер прерываний.
Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.
Прерывания возникают при работе компьютера постоянно [4]. Достаточно сказать, что все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, прерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду.
Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы.
|
|
|
Внешние устройства (ВУ) – это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50–80 % всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом.
ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими ЭВМ.
ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:
– внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
– диалоговые средства пользователя;
– устройства ввода информации;
– устройства вывода информации;
– средства связи и телекоммуникации.
Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.
Видеомонитор (дисплей) – устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации.
Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода – это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши», например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.
Устройства речевого вывода – это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.
К устройствам ввода информации относятся:
– клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;
– графические планшеты (диджитайзеры) – для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;
– сканеры (читающие автоматы) – для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;
– манипуляторы (устройства указания): джойстик – рычаг, мышь, трекбол – шар в оправе, световое перо и др. – для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;
– сенсорные экраны – для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.
К устройствам вывода информации относятся:
– принтеры – печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель;
– графопостроители (плоттеры) – для вывода графической информации из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.
Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы).
Адаптер служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор.
Средства мультимедиа (multimedia – многосредовость) – это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
К средствам мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки); высококачественные видео- и звуковые платы, платы видеозахвата, снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами.
 | |||
 |
Лекция 7
Классификация ЭВМ
7.1. Классификация ЭВМ по принципу действия
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ) (рис. 14).
Рис. 14. Классификация вычислительных машин
по принципу действия
Критерием деления вычислительных машин на эти три класса является форма представления информации, с которой они работают.
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работающие с информацией, представленной в дискретной (цифровой) форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работающие с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (электрического напряжения).
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работающие с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ.
7.2. Классификация ЭВМ по этапам создания
По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:
1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;
2-е поколение, 60-е гг.: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе);
4-е поколение, 80-е гг.: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах (десятки тысяч – миллионы транзисторов в одном кристалле);
5-е поколение, 90-е гг.: ЭВМ с многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; ЭВМ на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной структурой, одновременно выполняющих десятки последовательных команд программы;
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем [14].
7.3. Классификация ЭВМ по назначению
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные (рис. 15).
Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых различных инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах.
Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам (управляющие вычислительные комплексы).
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами [14].
7.4. Классификация ЭВМ по размерам
и функциональным возможностям
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ) (рис. 16).
Многопользовательские микроЭВМ – это микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
Рабочие станции представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских).
Серверы – многопользовательские мощные микроЭВМ в вычислительных сетях, выделенные для обработки запросов от всех станций сети.
К суперЭВМ относятся мощные многопроцессорные вычислительные машины с быстродействием сотни миллионов – десятки миллиардов операций в секунду.
СуперЭВМ создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем (МПВС).
Высокопараллельные МПВС имеют несколько разновидностей [14] (рис. 17):
– магистральные (конвейерные) МПВС, в которых процессоры одновременно выполняют разные операции над последовательным потоком обрабатываемых данных;
– векторные МПВС, в которых все процессоры одновременно выполняют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных;
– матричные МПВС, в которых МП одновременно выполняют разные операции над несколькими последовательными потоками обрабатываемых данных – многократный поток команд с многократным потоком данных.
Большие ЭВМ за рубежом часто называют мэйнфреймами.
Основные направления применения мэйнфреймов – это решение научно-технических задач, работа в вычислительных системах с пакетной обработкой информации, работа с большими базами данных, управление вычислительными сетями и их ресурсами.
Малые ЭВМ (мини-ЭВМ) – надежные, недорогие и удобные в эксплуатации компьютеры, обладающие несколько более низкими по сравнению с мэйнфреймами возможностями.
Все модели мини-ЭВМ разрабатываются на основе микропроцессорных наборов интегральных микросхем, 16-, 32-, 64-разрядных микропроцессоров.
Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, применяются для вычислений в многопользовательских вычислительных системах, в системах автоматизированного проектирования, в системах моделирования несложных объектов, в системах искусственного интеллекта.
Персональный компьютер можно классифицировать по ряду признаков.
По поколениям:
ПК 1-го поколения – используют 8-битные микропроцессоры;
ПК 2-го поколения – используют 16-битные микропроцессоры;
ПК 3-го поколения – используют 32-битные микропроцессоры;
ПК 4-го поколения – используют 64-битные микропроцессоры.
По конструктивным особенностям (рис. 18).
|
Особую группу ЭВМ образуют многопользовательские компьютеры, используемые в вычислительных сетях, – серверы. Серверы обычно относят к микроЭВМ, но по характеристикам мощные серверы можно отнести к малым ЭВМ или к мэйнфреймам, а суперсерверы приближаются к суперЭВМ.
Сервер – выделенный для обработки запросов от всех станций вычислительной сети компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам (вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и др.) и распределяющий эти ресурсы. Такой универсальный сервер часто называют сервером приложений.
Серверы в сети часто специализируются. Специализированные серверы используются для устранения наиболее «узких» мест в работе сети: создание и управление базами данных и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управление многопользовательскими терминалами (принтеры, плоттеры) и др.
Файл-сервер (File Server) используется для работы с файлами данных, имеет объемные дисковые запоминающие устройства, часто на отказоустойчивых дисковых массивах RAID емкостью до 1 Тбайта.
Архивационный сервер (сервер резервного копирования, Storage Express System) служит для резервного копирования информации в крупных многосерверных сетях, использует накопители на магнитной ленте (стриммеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт; обычно выполняет ежедневное автоматическое архивирование со сжатием информации от серверов и рабочих станций по сценарию, заданному администратором сети (естественно, с составлением каталога архива).
Факс-сервер (Net SatisFaxion) – выделенная рабочая станция для организации эффективной многоадресной факсимильной связи с несколькими факсмодемными платами, со специальной защитой информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов.
Почтовый сервер (Mail Server) – то же, что и факс-сервер, но для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.
Сервер печати (Print Server, Net Port) предназначен для эффективного использования системных принтеров [14].
Сервер телеконференций имеет систему автоматической обработки видеоизображений и др.
 |
Лекция 8
Компьютерные сети
8.1. Понятия о компьютерных сетях
Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и персональных компьютеров потребовало перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных (рис. 19).
 |
Рис. 19. Система распределенной обработки данных
Распределенная обработка данных – обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему.
Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабатывается по одному из следующих направлений:
– многомашинные вычислительные комплексы (МВК);
– компьютерные (вычислительные) сети [14].
Многомашинный вычислительный комплекс – группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс.
Многомашинные вычислительные комплексы могут быть:
– локальными при условии установки компьютеров в одном помещении, не требующих для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи;
– дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса установлены на значительном расстоянии от центральной ЭВМ и для передачи данных используются телефонные каналы связи.
Компьютерная (вычислительная) сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных (рис. 20).
 |
Рис. 20. Обобщенная структура компьютерной сети
Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных требует формирования специальной терминологии.
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети.
Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции.
Станция – аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации.
Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда.
Физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.
На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами.
Сервер – это высокопроизводительный компьютер с большим объемом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).
Клиент (рабочая станция) – любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.
8.2. Классификация сетей
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
– глобальные сети (WAN – Wide Area Network);
– региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network);
– локальные сети (LAN – Local Area Network).
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2–2,5 км.
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети – объединяться в составе глобальной сети, и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры (рис. 21).
 |
Рис. 21. Иерархия компьютерных сетей
Компьютерная сеть Интернет является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Интернет, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Внутри Интернета структура и методы соединений между различными сетями для конкретного пользователя не имеют никакого значения.
8.3. Топология сети
Компьютерную сеть представляют как совокупность узлов (компьютеров и сетевого оборудования) и соединяющих их ветвей (каналов связи).
Различают узлы оконечные, расположенные в конце только одной ветви, промежуточные, расположенные на концах более чем одной ветви; смежные, соединенные, по крайней мере, одним путем, не содержащим никаких других узлов.
Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Логический и физический способ соединения компьютеров, кабелей и других компонентов, в целом составляющих сеть, называется ее топологией. Топология характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров (рис. 22).
Наиболее распространены следующие виды топологий сетей:
– линейная, содержащая только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеющая только один путь между любыми двумя узлами;
– кольцевая, в которой к каждому узлу присоединены только две ветви;
– древовидная, содержащая более двух оконечных узлов и, по крайней мере, два промежуточных узла и имеющая между двумя узлами только один путь;
– звездообразная, имеющая только один промежуточный узел;
– ячеистая, содержащая два узла и имеющая два или более пути между ними. Это полносвязанная сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами.
8.4. Передача данных
Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник.
Передатчик – устройство, являющееся источником данных.
Приемник – устройство, принимающее данные.
Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.
Сообщение – цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи.
Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.
Средства передачи – физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.
Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются: телефонные каналы, специальные каналы, радиоканалы и каналы спутниковой связи.
Для характеристики процесса обмена сообщениями в вычислительной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации.
Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.
Симплексный режим – передача данных только в одном направлении.
Примером симплексного режима передачи является система, в которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ.
Полудуплексный режим – попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами.
Дуплексный режим – одновременные передача и прием сообщений.
Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи. Пример – телефонный разговор.
Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются адаптерами или сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи.
Кроме одноканальных адаптеров, используются и многоканальные устройства – мультиплексоры передачи данных.
Мультиплексор передачи данных – устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи.
Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ преобразовать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет модем.
Модем – устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.
Для выполнения функций коммутации используются специальные устройства – концентраторы.
Концентратор (хаб) – устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения.
Для увеличения протяженности сети используются повторители.
Повторитель – устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.
Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальные повторители позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м, а дистанционные – до 2000 м.
Мосты связывают две локальные сети. Они передают данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изме-нений.
Маршрутизатор объединяет сети с общим протоколом. Позволяет расщеплять большие сообщения на более мелкие части.
Шлюз в отличие от моста применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети.
Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать следующие характеристики:
– скорость передачи данных по каналу связи;
– пропускную способность канала связи;
– достоверность передачи информации;
– надежность канала связи и модемов.
Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени – секунду.
Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации.
Так, для асинхронных модемов и телефонного канала связи диапазон скоростей составляет 300–9600 бит/с, а для синхронных –1200–19 200 бит/с.
Более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени – секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных. Реальная пропускная способность зависит от ряда факторов, среди которых и способ передачи, и качество канала связи, и условия его эксплуатации, и структура сообщений.
Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Нецелесообразно использовать дорогостоящую аппаратуру, если относительно уровня достоверности канал связи не обеспечивает необходимых требований. Единица измерения достоверности: количество ошибок на знак – ошибок/знак.
Для вычислительных сетей этот показатель должен лежать в пределах 10–6 – 10–7 ошибок/знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков.
Надежность коммуникационной системы определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика позволяет более эффективно оценить надежность системы.
Единица измерения надежности: среднее время безотказной работы – час.
Для вычислительных сетей среднее время безотказной работы должно быть достаточно большим и составлять, как минимум, несколько тысяч часов.
8.5. Звенья данных
Звено данных – два или более абонентов вычислительной сети, соединенных каналом связи.
Существуют два типа звеньев данных: двухпунктовые, многопунктовые. В двухпунктовом звене данных к каждой точке канала связи подключена либо одна ЭВМ, либо один терминал.
В многопунктовом звене данных к одной точке канала связи может быть подключено несколько ЭВМ или терминалов. Многопунктовое звено позволяет сэкономить на каналах связи, но требует в процессе установления связи между абонентами выполнения дополнительной процедуры идентификации абонента. В двухпунктовом звене эта процедура не нужна, так как один канал соединяет только двух абонентов.
Анализ работы вычислительных сетей позволяет установить следующие формы взаимодействия между абонентскими ЭВМ
(рис. 23).
 |
Рис. 23. Формы взаимодействия абонентских ЭВМ
Взаимодействие терминал – удаленный процесс предусматривает обращение с терминала одной из абонентских ЭВМ к процессу, находящемуся на другой абонентской ЭВМ сети. При этом устанавливается логическая связь с процессом и проводится сеанс работы с ним. Можно запустить удаленный процесс, получить результаты обработки данных этим процессом. Возможна также работа в режиме консоли – трансляция команд сетевой операционной системы на удаленную ЭВМ.
При взаимодействии терминал – доступ к удаленному файлу можно открыть удаленный файл, модифицировать его или произвести транспортировку этого файла на любое внешнее устройство абонентской ЭВМ для дальнейшей работы с ним в локальном режиме.
Работа в режиме терминал – доступ к удаленной базе данных аналогична предыдущей форме взаимодействия. Только в этом случае производится работа с базой данных в ее полном объеме в соответствии с правами доступа, которыми обладает данный пользователь вычислительной сети.
Взаимодействие терминал – терминал предусматривает обмен сообщениями между абонентами сети в диалоговом режиме. Сообщения могут посылаться как отдельным абонентам, так и группам абонентов сети. Длина сообщения не должна превышать некоторой установленной для данной сети величины (обычно – строка на экране терминала).
Форма взаимодействия электронная почта в последнее время стала очень распространенной. Каждый абонент имеет на своей ЭВМ «почтовый ящик». Это специальный файл, в который записываются все поступающие в его адрес сообщения. Конечный пользователь может проверять в начале работы свой «почтовый ящик», выводить сообщения на печать и передавать сообщения в адрес других абонентов вычислительной сети.
Понятие «терминал» включает в себя и конечного пользователя абонентской ЭВМ.
8.6. Защита информации в компьютерных сетях
Комплексное решение вопросов безопасности вычислительных систем называют архитектурой безопасности, в которой выделяются угрозы безопасности, службы безопасности и механизмы обеспечения безопасности.
Под угрозой безопасности понимается действие или событие, которое может привести к разрушению, искажению или несанкционированному использованию ресурсов сети, включая хранимую и обрабатываемую информацию, а также программные и аппаратные средства.
Угрозы безопасности подразделяются на случайные (непреднамеренные) и умышленные. Источником первых могут быть ошибки в ПО, неправильные (ошибочные) действия пользователей, выход из строя аппаратных средств и др. Умышленные угрозы преследуют цель нанесения ущерба пользователям (абонентам) компьютерных сетей (КС) и подразделяются на пассивные и активные.
Пассивные угрозы не разрушают информационные ресурсы и не оказывают влияния на функционирование КС. Их задача – несанкционированно получать информацию. Активные угрозы преследуют следующие цели: нарушение нормального процесса функционирования КС путем разрушения или радиоэлектронного подавления линий связи КС, вывод из строя ЭВМ или ее ОС, искажение баз данных и т.д. Источниками активных угроз могут быть непосредственные действия физических лиц, злоумышленников, компьютерные вирусы и т.д.
К основным угрозам безопасности относятся: раскрытие конфиденциальной информации, несанкционированное использование ресурсов КС, отказ от информации.
Создаваемая служба безопасности вычислительной сети призвана обеспечивать:
– подтверждение подлинности того, что объект, который предлагает себя в качестве отправителя информации в сети, действительно им является;
– целостность информации, выявляя искажения, вставки, повторы и уничтожение данных, передаваемых в сетях, а также последующее восстановление данных;
– секретность всех данных, передаваемых по каналам КС;
– нейтрализацию попыток несанкционированного использования ресурсов ПК. При этом контроль доступа может быть либо избирательным, т.е. распространяться только на некоторые виды доступа к ресурсам (например, на обновление информации в базе данных), либо полным;
– нейтрализацию угрозы отказа от информации со стороны ее отправителя и/или получателя;
– получателя информации доказательствами, которые исключают попытки отправителя отрицать факты передачи указанной информации или ее содержания.
К средствам или механизмам защиты информации ИС от действий субъектов относятся [35]:
– средства защита информации от несанкционированного доступа;
– защита информации в компьютерных сетях;
– криптографическая защита информации;
– электронная цифровая подпись;
– защита информации от компьютерных вирусов.
Средства защиты информации
от несанкционированного доступа
Получение доступа к ресурсам информационной системы предусматривает выполнение трех процедур: идентификацию, аутентификацию и авторизацию. Идентификация – присвоение пользователю (объекту или субъекту ресурсов) уникальных имен и кодов (идентификаторов).
Аутентификация – установление подлинности пользователя, представившего идентификатор, или проверка того, что лицо или устройство, сообщившее идентификатор, является действительно тем, за кого оно себя выдает. Наиболее распространенным способом аутентификации является присвоение пользователю пароля и хранение его в компьютере.
Авторизация – проверка полномочий или проверка права пользователя на доступ к конкретным ресурсам и выполнение определенных операций над ними. Авторизация проводится с целью разграничения прав доступа к сетевым и компьютерным ресурсам.
Защита информации в компьютерных сетях
Локальные сети предприятий очень часто подключаются к сети Интернет. Для защиты локальных сетей компаний, как правило, применяются межсетевые экраны – брандмауэры (firewalls). Экран (firewall) – это средство разграничения доступа, которое позволяет разделить сеть на две части (граница проходит между локальной сетью и сетью Интернет) и сформировать набор правил, определяющих условия прохождения пакетов из одной части в другую. Экраны могут быть реализованы как аппаратными средствами, так и программными.
Криптографическая защита информации
Для обеспечения секретности информации применяется ее шифрование или криптография. Для шифрования используется алгоритм или устройство, которое реализует определенный алгоритм. Управление шифрованием осуществляется с помощью изменяющегося кода ключа. Извлечь зашифрованную информацию можно только с помощью ключа. Криптография – это очень эффективный метод, который повышает безопасность передачи данных в компьютерных сетях и при обмене информацией между удаленными компьютерами.
Электронная цифровая подпись
Для исключения возможности модификации исходного сообщения или подмены этого сообщения другим необходимо передавать сообщение вместе с электронной подписью. Электронная цифровая подпись – это последовательность символов, полученная в результате криптографического преобразования исходного сообщения с использованием закрытого ключа и позволяющая определять целостность сообщения и принадлежность его автору с помощью открытого ключа.
Другими словами сообщение, зашифрованное с помощью закрытого ключа, называется электронной цифровой подписью. Отправитель передает незашифрованное сообщение в исходном виде вместе с цифровой подписью. Получатель с помощью открытого ключа расшифровывает набор символов сообщения из цифровой подписи и сравнивает их с набором символов незашифрованного сообщения.
При полном совпадении символов можно утверждать, что полученное сообщение не модифицировано и принадлежит его автору.
Защита информации от компьютерных вирусов
Компьютерный вирус – это небольшая вредоносная программа, которая самостоятельно может создавать свои копии и внедрять их в программы (исполняемые файлы), документы, загрузочные сектора носителей данных и распространяться по каналам связи [35].
В зависимости от среды обитания основными типами компьютерных вирусов являются:
– программные (поражают файлы с расширением СОМ и ЕХЕ) вирусы;
– загрузочные вирусы;
– макровирусы;
– сетевые вирусы.
Источниками вирусного заражения могут быть съемные носители и системы телекоммуникаций.
 |
Лекция 9
Интернет: сущность, архитектура,
возможности
9.1. Структура и принципы построения сети Интернет
Интернет – всемирная информационная компьютерная сеть, представляющая собой объединение множества региональных компьютерных сетей и компьютеров, обменивающихся друг с другом информацией по каналам общественных телекоммуникаций (выделенным телефонным аналоговым и цифровым линиям, оптическим каналам связи и радиоканалам, в том числе спутниковым линиям связи).
Информация в Интернете хранится на серверах. Серверы имеют свои адреса и управляются специализированными программами. Они позволяют пересылать почту и файлы, производить поиск в базах данных и выполнять другие задачи.
Обмен информацией между серверами сети выполняется по высокоскоростным каналам связи (выделенным телефонным линиям, оптоволоконным и спутниковым каналам связи). Доступ отдельных пользователей к информационным ресурсам Интернета обычно осуществляется через провайдера или корпоративную сеть.
Провайдер – поставщик сетевых услуг – лицо или организация, предоставляющие услуги по подключению к компьютерным сетям. В качестве провайдера выступает некоторая организация, имеющая модемный пул для соединения с клиентами и выхода во всемирную сеть [35].
Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к глобальной, то и каждая рабочая станция этой сети может быть подключена к ней.
Существуют также компьютеры, которые непосредственно подключены к глобальной сети. Они называются хост-компьютерами (host – хозяин). Хост – это любой компьютер, являющийся постоянной частью Интернета, т.е. соединенный по Интернет-прото-колу с другим хостом, который, в свою очередь, соединен с другим,
и т.д.
Для подсоединения линий связи к компьютерам используются специальные электронные устройства, которые называются сетевыми платами, сетевыми адаптерами, модемами и т.д.
Практически все услуги Интернета построены на принципе клиент-сервер. Вся информация хранится на серверах. Обмен информацией между серверами осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть сети Интернета.
Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, интернет-провайдеров, (Internet Service Provider – ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернету. Региональный провайдер подключается к более крупному провайдеру национального масштаба, имеющего узлы в различных городах страны. Сети национальных провайдеров объединяются в сети транснациональных провайдеров или провайдеров первого уровня. Объединенные сети провайдеров первого уровня составляют глобальную сеть Интернет [34].
Передача информации в Интернет обеспечивается благодаря тому, что каждый компьютер в сети имеет уникальный адрес
(IP-адрес), а сетевые протоколы обеспечивают взаимодействие разнотипных компьютеров, работающих под управлением различных операционных систем.
В основном в Интернете используется семейство сетевых протоколов (стек) TCP/IP. На канальном и физическом уровне стек TCP/IP поддерживает технологию Ethernet, FDDI и другие техно-логии. Основой семейства протоколов TCP/IP является сетевой уровень, представленный протоколом IP, а также различными протоколами маршрутизации. Этот уровень обеспечивает перемещение пакетов в сети и управляет их машрутизацией. Размер пакета, параметры передачи, контроль целостности осуществляются на транспортном уровне TCP [34].
Прикладной уровень объединяет все службы, которые система предоставляет пользователю. К основным прикладным протоколам относятся: протокол удаленного доступа telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол передачи гипертекста HTTP, протоколы электронной почты: SMTP, POP, IMAP, MIME.
9.2. Способы доступа в Интернет
В настоящее время известны следующие способы доступа в Интернет:
1) Dial-Up (когда компьютер пользователя подключается к серверу провайдера, используя телефон) – коммутируемый доступ
по аналоговой телефонной сети; скорость передачи данных до
56 Кбит/с;
2) DSL (Digital Subscriber Line) – семейство цифровых абонентских линий, предназначенных для организации доступа по аналоговой телефонной сети, используя кабельный модем. Эта технология (ADSL, VDSL, HDSL, ISDL, SDSL, SHDSL, RADSL под общим
названием xDSL) обеспечивает высокоскоростное соединение до
50 Мбит/с (фактическая скорость до 2 Мбит/с). Основным преимуществом технологий xDSL является возможность значительно увеличить скорость передачи данных по телефонным проводам без модернизации абонентской телефонной линии. Пользователь получает доступ в сеть Интернет с сохранением обычной работы телефонной связи;
3) ISDN – коммутируемый доступ по цифровой телефонной сети. Главная особенность использования ISDN – это высокая скорость передачи информации, по сравнению с Dial-Up доступом. Скорость передачи данных составляет 64 Кбит/с при использовании одного и 128 Кбит/с при использовании двух каналов связи;
4) доступ в Интернет по выделенным линиям (аналоговым и цифровым). Доступ по выделенной линии – это такой способ подключения к Интернету, когда компьютер пользователя соединен с сервером провайдера с помощью кабеля (витой пары) и это соединение является постоянным, т.е. некоммутируемым, и в этом главное отличие от обычной телефонной связи. Скорость передачи данных до 100 Мбит/c;
5) доступ в Интернет по локальной сети (Fast Ethernet). Подключение осуществляется с помощью сетевой карты (10/100 Мбит/с) со скоростью передачи данных до 1 Гбит/с на магистральных участках и 100 Мбит/с для конечного пользователя. Для подключения компьютера пользователя к Интернету в квартиру подводится отдельный кабель (витая пара), при этом телефонная линия всегда свободна [35];
6) спутниковый доступ в Интернет, или спутниковый Интернет, (DirecPC, Europe Online). Спутниковый доступ в Интернет бывает двух видов – ассиметричный и симметричный:
– обмен данными компьютера пользователя со спутником двухсторонний;
– запросы от пользователя передаются на сервер спутникового оператора через любое доступное наземное подключение, а сервер передает данные пользователю со спутника. Максимальная скорость приема данных до 52,5 Мбит/с (реальная средняя скорость до 3 Мбит/с);
7) доступ в Интернет с использованием каналов кабельной телевизионной сети, скорость приема данных от 2 до 56 Мбит/с. Кабельный Интернет – «coax at a home». В настоящее время известны две архитектуры передачи данных: это симметричная и асимметричная архитектуры. Кроме того, существует два способа подключения: а) кабельный модем устанавливается отдельно в каждой квартире пользователей; б) кабельный модем устанавливается в доме, где живет сразу несколько пользователей услуг Интернета. Для подключения пользователей к общему кабельному модему используется локальная сеть и устанавливается общее на всех оборудование Ethernet;
8) беспроводные технологии последней мили:
– WiFi;
– WiMax;
– RadioEthernet;
– MMDS;
– LMDS;
– мобильный GPRS-Интернет;
– мобильный CDMA-Интернет.
WiFi (Wireless Fidelity – точная передача данных без проводов) – технология широкополосного доступа к сети Интернет. Скорость передачи информации для конечного абонента может достигать
54 Мбит/с. Радиус их действия не превышает 50–70 м. Беспроводные точки доступа применяются в пределах квартиры или в общественных местах крупных городов. Имея ноутбук или карманный персональный компьютер с контроллером Wi-Fi, посетители кафе или ресторана (в зоне покрытия сети Wi-Fi) могут быстро соединиться с Интернетом [33].
WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), аналогично WiFi, – технология широкополосного доступа к Интернету. WiMAX в отличие от традиционных технологий радиодоступа работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.
В настоящее время WiMAX частично удовлетворяет условиям сетей 4G, основанных на пакетных протоколах передачи данных.
К семейству 4G относят технологии, которые позволяют передавать данные в сотовых сетях со скоростью выше 100 Мбит/с и повышенным качеством голосовой связи. Для передачи голоса в 4G предусмотрена технология VoIP.
RadioEthernet – технология широкополосного доступа к Интернету, обеспечивающая скорость передачи данных от 1 до 11 Мбит/с, которая делится между всеми активными пользователями. Для работы RadioEthernet-канала необходима прямая видимость между антеннами абонентских точек. Радиус действия до 30 км.
MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способны обслуживать территорию в радиусе 50–60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с – 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал.
LMDS (Local Multipoint Distribution System) – это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом в несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами (RadioEthernet). Скорость передачи данных до 45 Мбит/c [35].
Мобильный GPRS-Интернет. Для пользования услугой «Мобильный Интернет» с помощью технологии GPRS необходимо иметь телефон со встроенным GPRS-модемом и компьютер. Технология GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 114 Кбит/с. При использовании технологии GPRS тарифицируется не время соединения с Интернетом, а суммарный объем переданной и полученной информации. Вы сможете просматривать HTML-страницы, перекачивать файлы, работать с электронной почтой и любыми другими ресурсами Интернета.
Технология GPRS – это усовершенствование базовой сети GSM или протокол пакетной коммутации для сетей стандарта GSM. EDGE является продолжением развития сетей GSM/GPRS. Технология EDGE (улучшенный GPRS или EGPRS) обеспечивает более высокую скорость передачи данных по сравнению с GPRS (скорость до 200 Кбит/с). EDGE (2,5 G) – это первый шаг на пути к 3G техно-логии.
Мобильный CDMA-Интернет. Сеть стандарта CDMA – это стационарная и мобильная связь, а также скоростной мобильный Интернет. Для пользования услугой «Мобильный Интернет» с помощью технологии CDMA необходимо иметь телефон со встроенным CDMA-модемом или CDM-модем и компьютер. Технология CDMA обеспечивает скорость передачи данных до 153 Кбит/с или до 2400 Кбит/с – по технологии EV-DO Revision 0.
В настоящее время технология CDMA предоставляет услуги мобильной связи третьего поколения. Технологии мобильной связи 3G (third generation – третье поколение) – набор услуг, который обеспечивает как высокоскоростной мобильный доступ к сети Интернет, так и организовывает видеотелефонную связь и мобильное телевидение. Мобильная связь третьего поколения строится на основе пакетной передачи данных. Сети третьего поколения 3G работают в диапазоне около 2 ГГц, передавая данные со скоростью до 14 Мбит/с.
Сети третьего поколения 3G реализованы на различных технологиях, основанных на следующих стандартах: W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) и его европейском варианте – UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), который является приемником GSM/GPRS/EDGE; CDMA2000 1X, являющимся модификацией стандарта CDMA; китайским вариантом – TD-CDMA/TD-SCDMA;
9) в настоящее время для «последних метров» доступа в Интернет применяются технологии Home PNA (HPNA) и HomePlug. Доступ в Интернет осуществляется по выделенным линиям Home PNA или HPNA (телефонным линиям) и через бытовую электрическую сеть напряжением 220 вольт (HomePlug, Plug – это штепсель).
Обычно доступ к Интернету по выделенным линиям Home PNA и HomePlug комбинируется с такими методами доступа, как DSL, WiFi, и другими, т.е. для «последних метров» доступа применяются технологии Home PNA и HomePlug, а в качестве «последней мили» доступа используются DSL, WiFi и другие технологии.
Скорость передачи данных HPNA 1.0 составляет 1 Мбит/с, а расстояние между наиболее удаленными узлами не превышает 150 м. Спецификация HomePNA 2.0 обеспечивает доступ со скоростью до 10 Мбит/с и расстояние до 350 м.
Технология Home PNA применяется в основном для организации домашней сети с помощью сетевых адаптеров. Подключение к глобальной сети можно осуществить с помощью роутера через сети общего доступа. Кроме того, технология HPNA предназначена для организации коллективного доступа в Интернет (например, для подключения жилого дома или подъезда дома к Интернету по существующей телефонной проводке). Телефонную линию при этом можно использовать для ведения переговоров.
Стандарт HomePlug 1.0 доступ к Интернету через бытовую электрическую сеть поддерживает скорость передачи до 14 Мбит/с, максимальная протяженность между узлами – до 300 м. Компания Renesas выпустила модем в виде штепсельной вилки для передачи данных по электросетям [35].
Технология PLС (Power Line Communication) позволяет передавать данные по высоковольтным линиям электропередач, без дополнительных линий связи. Компьютер подключается к электри-ческой сети и выходит в Интернет через одну и ту же розетку.
Для подключения к домашней сети не требуется никаких дополнительных кабелей. К домашней сети можно подключить различное оборудование: компьютеры, телефоны, охранную сигнализацию, холодильники и т.д.
9.3. Адресация в сети Интернет
Основным протоколом сети Интернет является сетевой протокол TCP/IP. Каждый компьютер в сети TCP/IP (подключенный к сети Интернет) имеет свой уникальный IP-адрес или IP-номер. Адреса в Интернете могут быть представлены как последовательностью цифр, так и именем, построенным по определенным правилам. Компьютеры при пересылке информации используют цифровые адреса, а пользователи в работе с Интернетом используют в основном имена.
Цифровые адреса в Интернете состоят из четырех чисел, каждое из которых не превышает двухсот пятидесяти шести. При записи числа отделяются точками, например: 195.63.77.21. Такой способ нумерации позволяет иметь в сети более четырех миллиардов компьютеров.
Для отдельного компьютера или локальной сети, которые впервые подключаются к сети Интернет, специальная организация, занимающаяся администрированием доменных имен, присваивает IP-номера.
Первоначально применялись IP-номера, но когда количество компьютеров в сети стало больше чем 1000, то был принят метод связи имен и IP-номеров, который называется сервер имени домена (Domain Name Server, DNS). Сервер DNS поддерживает список имен локальных сетей и компьютеров и соответствующих им IP-номеров.
В Интернете применяется так называемая доменная система имен. Каждый уровень в такой системе называется доменом. Типичное имя домена состоит из нескольких частей, расположенных в определенном порядке и разделенных точками. Домены отделяются друг от друга точками, например: www.lessons-tva.info или tva.jino.ru.
В Интернете доменная система имен использует принцип последовательных уточнений так же, как и в обычных почтовых адресах – страна, город, улица и дом, в который следует доставить письмо.
Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня – левее. В нашем примере домены верхнего уровня info и ru указывают на то, что речь идет о принадлежности сайта www.lessons-tva.info к тематическому домену верхнего уровня info, а сайта tva.jino.ru к российской (ru) части Интернета. Но в России множество пользователей Интернета и следующий уровень определяет организацию, которой принадлежит данный адрес. В нашем случае это компания jino.
