Постройте граф, описывающий состав устройств персонального компьютера

Передача информации между компьютерами

Передача информации между компьютерами — это передача информационных данных с помощью специальных каналов связи.

Под передачей информации понимается реальный процесс, при помощи которого выполняется перемещение данных в пространстве. Простейший пример: человек выполнил запись данных на диск на одном компьютере, снял диск и перенёс его в другое помещение и установил на другой компьютер.

Процесс передачи информации состоит из таких элементов:

1. Информационный источник.
2. Информационный приёмник.
3. Информационный носитель.
4. Передающая среда.

Передача информации должна являться заранее спланированным техническим действием, итогом которого станет воспроизводство информационных данных, находящихся у информационного источника, в ином местоположении, обозначаемом как информационный приёмник. Это действие должно иметь реальный временной интервал достижения итоговых показателей.

Для выполнения информационной передачи требуется:

1. Иметь в наличии запоминающее устройство или носитель информации, который обладает возможностью перемещаться во времени и пространстве между источником и приёмником.
2. Должны быть известны и источнику, и приёмнику правила и методы записи и считывания данных с носителя.
3. Существование носителя информации не должно прекращаться до момента достижения конечного пункта и считывания с него данных приёмником.

Носителями на нынешнем этапе развития технических устройств могут быть как реальные объекты, так и волновые, и полевые природные объекты. В качестве носителей могут выступать при некоторых ограничениях и непосредственно подлежащие передаче информационные объекты (в форме виртуальных носителей). Современные компьютеры могут реализовать всю безграничность своих возможностей, когда они подсоединены к какой-либо компьютерной сети, соединяющей каналами связи все компьютеры. Локальные сети на основе проводов выступают главным основанием любой компьютерной сети и могут сделать из компьютера очень удобный и обладающий универсальностью инструментарий, без которого невозможно существование любого нынешнего бизнеса.

Готовые работы на аналогичную тему

Технический прогресс дополнил локальные компьютерные сети возможностями беспроводных технологий. То есть, беспроводные сети, работающие на определённых фиксированных радиочастотах, отлично дополнили все проводные локальные сети. Их основным достоинством является возможность работы в тех местах, где по различным причинам невозможно проложить кабель для локальной сети. Но следует заметить, что, всё — таки, беспроводная сеть выступает только в качестве добавочного компонента локальной сети, построенной на использовании кабелей. Главным фактором здесь является беспрецедентная надёжность кабельных сетей, которые применяют сегодня практически все предприятия, независимо от их объёмов и сфер деятельности.

Постройте граф, описывающий состав устройств персонального компьютера.

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Граф системы компьютер передача информации

1. ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

1.2. Основные проблемы построения сетей

В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Внутри компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или оптических сигналов называется кодированием. Существуют различные способы кодирования двоичных цифр 1 и 0, например, потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю — другой, или импульсный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности.

В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное кодирование дискретных данных, а также специфический способ представления данных, который никогда не используется внутри компьютера, — модуляцию (рис.1). При модуляции дискретная информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает линия связи.

Рис. 1. Примеры представления дискретной информации

Потенциальное или импульсное кодирование применяется на каналах высоко­го качества, а модуляция на основе синусоидальных сигналов предпочтительнее в том случае, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы. Обычно модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналоговые телефонные каналы связи, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому плохо подходят для непосредственной передачи им­пульсов.

Для сокращения стоимости линий связи в сетях обычно стремятся к сокращению количества проводов и из-за этого используют не параллельную передачу всех бит одного байта или даже нескольких байт, как это делает­ся внутри компьютера, а последовательную, побитную передачу, требующую всего одной пары проводов.

Еще одной проблемой, которую нужно решать при передаче сигналов, является проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемником другого. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы, отличающейся от формы импульсов данных.

Несмотря на предпринимаемые меры — выбор соответствующей скорости обме­на данными, линий связи с определенными характеристиками, способа синхрони­зации приемника и передатчика, — существует вероятность искажения некоторых бит передаваемых данных. Для повышения надежности передачи данных между компьютерами часто используется стандартный прием — подсчет контрольной суммы и передача ее по линиям связи после каждого байта или после некоторого блока байтов. Часто в протокол обмена данными включается как обязательный элемент сигнал-квитанция, который подтверждает правильность приема данных и посыла­ется от получателя отправителю.

Задачи надежного обмена сигналами в вычислительных сетях решает определенный класс оборудования. В локальных сетях это сетевые адаптеры, а в глобальных сетях — аппаратура передачи данных, к которой относятся устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию дискретных сигна­лов, — модемы. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, проверяет правильность передачи по контрольной сумме и может выполнять неко­торые другие операции. Сетевые адаптеры рассчитаны на работу с определенной передающей средой — коаксиальным кабелем, витой парой, оптоволокном и т. п. Каждый тип передающей среды обладает определенными электрическими характеристиками, влияющими на способ использования данной среды, и определяет скорость передачи сигналов, способ их кодирования и некоторые другие параметры.

При объединении в сеть трех и более компьютеров возникает целый комплекс новых проблем.

В первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, то есть топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам — физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Необходимо заметить, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой марш­руты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Полносвязная топология (рис. 2, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным, поскольку для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются в основном в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обме­на данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология ( mesh ) получается из полносвязной путем удаления некото­рых возможных связей (рис. 2, б). В сети с ячеистой топологией непосредствен­но связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Общая шина (рис. 2, в) является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме « монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. При­менение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещатель­ного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимущества­ми такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология звезда (рис. 2, г ). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной — существенно боль­шая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора мо­жет вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль ин­теллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи. К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость се­тевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются ко­личеством его портов. Иногда имеет смы сл стр оить сеть с использо­ванием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (рис. 2, д ). В настоящее время такая иерархическая звезда или древовидная топология является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 2, е) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компь­ютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи — данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Часто это свойство кольца используется для тестирования сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

Рис. 2. Типовые топологии сетей

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию — звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией (рис. 3).

Рис. 3. Смешанная топология

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.

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 приемников и передатчиков, так и логические проблемы разделения во времени доступа к этим линиям.

Сеть с разделяемой средой при большом количестве узлов будет работать всегда медленнее, чем аналогичная сеть с индивидуальными линиями связи, так как пропускная способность индивидуальной линии связи достается одному компьютеру, а при ее совместном использовании — делится на все компьютеры сети. Часто с такой потерей производительности мирятся ради увеличения экономической эффективности сети.

При использовании индивидуальных линий связи в полносвязных топологиях конечные узлы должны иметь по одному порту на каждую линию связи. В звездообразных топологиях конечные узлы могут подключаться индивидуальными линиями связи к специальному устройству — коммутатору. Необходимо подчеркнуть, что индивидуальными в таких сетях являются только линии связи между конечными узлами и коммутаторами сети, а связи между коммутаторами остаются разделяемыми, так как по ним передаются сообщения разных конечных узлов (рис. 4)

Рис. 4. Индивидуальные и разделяемые линии связи в сетях

на основе коммутаторов

Еще одной новой проблемой, которую нужно учитывать при объединении трех и более компьютеров, является проблема их адресации. К адресу узла сети и схеме его назначения предъявляются несколько требований.

• Адрес должен уникально идентифицировать компьютер в сети любого масштаба.
• Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов.
• Адрес должен иметь иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. Эту проблему хорошо иллюстрируют международные почтовые адреса, которые позволяют почтовой службе, организующей доставку писем между странами, пользоваться только названием страны адресата и не учитывать название его города, а тем более улицы. В больших сетях, состоящих из многих тысяч узлов, отсутствие иерархии адреса может привести к большим издержкам — конечным узлам и коммуникационному оборудованию придется опери­ровать с таблицами адресов, состоящими из тысяч записей.
• Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен иметь символьное представление, например www.cisco.com.
• Адрес должен иметь по возможности компактное представление, чтобы не пере­гружать память коммуникационной аппаратуры — сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п.

Так как все перечисленные требования трудно совместить в рамках какой-либо одной схемы адресации, то на практике обычно используется сразу несколько схем, так что компьютер одновременно имеет несколько адресов-имен. Каждый адрес используется в той ситуации, когда соответствующий вид адресации наиболее удо­бен. А чтобы не возникало путаницы, и компьютер всегда однозначно определялся своим адресом, используются специальные вспомогательные протоколы, которые по адресу одного типа могут определить адреса других типов.

В настоящее время наибольшее распространение получили три схемы адресации узлов:

· Аппаратные ( hardware ) адреса . Эти адреса предназначены для сети небольшого или среднего размера, поэтому они не имеют иерархической структуры. Типич­ным представителем адреса такого типа является адрес сетевого адаптера ло­кальной сети. Такой адрес обычно используется только аппаратурой, поэтому его стараются сделать по возможности компактным и записывают в виде двоич­ного или шестнадцатеричного значения, например 0081005е24а8. При задании аппаратных адресов обычно не требуется выполнение ручной работы, так как они либо встраиваются в аппаратуру компанией-изготовителем, либо генериру­ются автоматически при каждом новом запуске оборудования, причем уникаль­ность адреса в пределах сети обеспечивает оборудование. Помимо отсутствия иерархии, использование аппаратных адресов связано еще с одним недостат­ком — при замене аппаратуры, например, сетевого адаптера, изменяется и адрес компьютера. Более того, при установке нескольких сетевых адаптеров у компь­ютера появляется несколько адресов, что не очень удобно для пользователей сети.

· Символьные адреса или имена . Эти адреса предназначены для запоминания людь­ми и поэтому обычно несут смысловую нагрузку. Символьные адреса легко ис­пользовать как в небольших, так и крупных сетях. Для работы в больших сетях символьное имя может иметь сложную иерархическую структуру, например ftp-arch1.ucl.ac.uk.

· Числовые составные адреса . Символьные имена удобны для людей, но из-за переменного формата и потенциально большой длины их передача по сети не очень экономична. Поэтому во многих случаях для работы в больших сетях в качестве адресов узлов используют числовые составные адреса фиксированного и компактного форматов. Типичными представителями адресов этого типа явля­ются IP- и IPX-адреса. В них поддерживается двухуровневая иерархия, адрес делится на старшую часть — номер сети и младшую — номер узла. Такое деление позволяет передавать сообщения между сетями только на основании номера сети, а номер узла используется только после доставки сообщения в нужную сеть.

В современных сетях для адресации узлов применяются, как правило, одновре­менно все три приведенные выше схемы. Пользователи адресуют компьютеры символьными именами, которые автоматически заменяются в сообщениях, передаваемых по сети, на числовые номера. С помощью этих числовых номеров сообщения пере­даются из одной сети в другую, а после доставки сообщения в сеть назначения вместо числового номера используется аппаратный адрес компьютера. Сегодня такая схема характерна даже для небольших автономных сетей, где, казалось бы, она явно избыточна — делается для того, чтобы при включении этой сети в боль­шую сеть не нужно было менять состав операционной системы.

Проблема установления соответствия между адресами различных типов, кото­рой занимается служба разрешения имен, может решаться как полностью центра­лизованными, так и распределенными средствами. В случае централизованного подхода в сети выделяется один компьютер (сервер имен), в котором хранится таблица соответствия друг другу имен различных типов, например, символьных имен и числовых номеров. Все остальные компьютеры обращаются к серверу имен, чтобы по символьному имени найти числовой номер компьютера, с которым необ­ходимо обменяться данными.

При другом, распределенном подходе, каждый компьютер сам решает задачу установления соответствия между именами. Например, если пользователь указал для узла назначения числовой номер, то перед началом передачи данных компью­тер-отправитель посылает всем компьютерам сети сообщение (широковещательное) с просьбой опознать это имя. Все ком­пьютеры, получив это сообщение, сравнивают заданный адрес со своим. Тот компьютер, у которого обнаружилось совпадение, посылает ответ, содержащий его аппаратный адрес, после чего становится возможным отправка сообщений.