Какие каналы связи используются для передачи данных в глобальных компьютерных сетях кратко

Обновлено: 04.07.2024

Компьютерная сеть (Computer Network) – это система компьютеров, связанных каналами передачи информации; программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий автоматизированный обмен данными между компьютерами по каналам связи. Компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информации по такой сети называют телекоммуникацией(от греч. "tele"- вдаль, далеко и лат. "communicatio" - связь).

Под линией связи обычно понимают совокупность технических устройств, и физической среды, обеспечивающих передачу сигналов от передатчика к приемнику. В реальной жизни примерами линий связи могут служить участки кабеля и усилители, обеспечивающие передачу сигналов между коммутаторами телефонной сети. На основе линий связи строятся каналы связи.

Каналом связи обычно называют систему технических устройств и линий связи, обеспечивающую передачу информации между абонентами. Соотношение между понятиями "канал" и "линия" описывается следующим образом: канал связи может включать в себя несколько разнородных линий связи, а одна линия связи может использоваться несколькими каналами.

По типу сетевой топологии

К локальным сетям (Local Area Network, LAN) обычно относят сети, компьютеры которых сосредоточены на относительно небольших территориях (как правило, в радиусе до 1-2 км). Классическим примером локальных сетей является сеть одного предприятия, расположенного в одном или нескольких стоящих рядом зданиях. Небольшой размер локальных сетей позволяет использовать для их построения достаточно дорогие и высококачественные технологии, что обеспечивает высокую скорость обмена информацией между компьютерами.

одноранговая сеть
сеть с выделенным сервером

Глобальные сети (Wide Area Network, WAN) – это сети, предназначенные для объединения отдельных компьютеров и локальных сетей, расположенных на значительном удалении (сотни и тысячи километров) друг от друга. Поскольку организация специализированных высококачественных каналов связи большой протяженности является достаточно дорогой, то в глобальных сетях нередко используются уже существующие и изначально не предназначенные для построения компьютерных сетей линии (например, телефонные или телеграфные). В связи с этим скорость передачи данных в таких сетях существенно ниже, чем в локальных.

В глобальных сетях для передачи информации применяются следующие виды коммутации:

Большой интерес представляет глобальная информационная сеть Интернет.

Интернет объединяет множество различных компьютерных сетей (локальных, корпоративных, глобальных) и отдельных компьютеров, которые обмениваются между собой информацией по каналам общественных телекоммуникаций.

В настоящее время в Интернете существует достаточно большое количество сервисов, обеспечивающих работу со всем спектром ресурсов. Наиболее известными среди них являются:

Запись адреса электронной почты строится по определенной форме и состоит из двух частей:

Имя_пользователя, чаще всего, имеет произвольный характер и задается самим пользователем.

Имя_сервера жестко связано с выбором пользователем сервера, на котором он разместил свой почтовый ящик.

Условное разделение адресов электронной почты:

У каждой сетевой службы должен быть свой протокол. Он определяет порядок взаимодействия клиентской и серверной программ. От него зависит, что может запросить та или иная сторона, а что — не может; на что может ответить сторона, а на что — не должна. Он же определяет, в какой форме должен быть сделан запрос и как должен быть представлен ответ.

Кроме того, электронная почта позволяет:

Телеконференция - это форум, где проводятся дискуссии по отдельной теме.

Телеконференция осуществляется на базе программно-технической среды, которая обеспечивает взаимодействие пользователей. Основным достоинством телеконференций является возможность получения практически любой информации в достаточно короткие сроки.

Три типа телеконференций

Всё обеспечение сети разделяют на два вида:
1.Аппаратное – оборудование, которое обеспечивает существование и функционирование сети
2.Программное – программы необходимые для работы в сети

Чтобы сеть функционировала нужны сервера, компьютеры абонентов, устройства для объединения компьютеров в сети и линии связи между ними.

Компьютер-сервер – это высокопроизводительный компьютер, который постоянно подключён к сети и имеет бесперебойное электропитание, при этом он занимается постоянным приёмом/передачей информации по сети и обеспечивает предоставление информационных услуг в сети.

Компьютер-терминал – это наш домашний компьютер, через который мы выходим в интернет для получения и передачи информации.

Чтобы выйти в интернет не достаточно одного компьютера, ещё для этого необходим модем.

Модем – название произошло от слов модулятор/демодулятор. Модуляция – это преобразование информации из дискретной цифровой формы в аналоговую при передаче информации в сеть, демодуляция – наоборот. Информация в ЭВМ имеет дискретную двоичную форму, а линии телефонной связи, через которые выходим в интернет передают аналоговый – непрерывный сигнал, вот для того чтобы преобразовывать сигнал из одного вида в другой и нужен модем.

Модем (модулятор/демодулятор) — устройство для преобразования физической формы представления информации из компьютерного стандарта в стандарт телефонной связи и обратно.

До развития интернета самыми популярными были модемы для коммутируемых телефонных линий или как их ещё называли dial-up модемы, которые издавали шипяще-звинящие звуки в момент подключения к сети и обеспечивали скорость передачи до 8 килобит в секунду.

На скорость работы таких модемов влияла их скорость, измеряющаяся в бодах.

Бод — единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Бод используется как единица измерения при обозначении скорости модемов для коммутируемых телефонных линий, выражающая число изменений состояния канала связи в секунду (для модема – действительную частоту несущей при передаче данных).
Названа в честь Эмиля Бодо, изобретателя кода Бодо — кодировки символов для телетайпов.

Иногда ошибочно считают, что бод — это количество бит, переданное в секунду. Но это верно лишь для двоичного кодирования. Например, в современных модемах используется квадратурная амплитудная манипуляция, и одним изменением уровня сигнала может кодироваться несколько (до 16) бит информации.
Например, при символьной скорости 2400 бод скорость передачи может составлять 9600 бит/c благодаря тому, что в каждом временном интервале передаётся 4 бита.

Кроме этого, бодами выражают полную ёмкость канала, включая служебные символы (биты), если они есть. Эффективная же скорость канала выражается другими единицами, например битами в секунду (бит/c, bps).

В высокоскоростных модемах один символ несёт несколько битов. Например, модемы V.22bis и V.32 передают 4 бита на 1 символ, V.32bis – 6 битов, а V.34 – 9.

До появления DSL модемов скорость интернета у обычных пользователей была не большой, но теперь с приходом технологий DSL и VPN скорость интернета ограничивается чаще только тарифным планом провайдера.

Также необходимым наличием, в случае подключения к интернету по выделенному каналу связи или с помощью DSL модема необходима сетевая карта.

Сетевая карта (сетевая плата или Ethernet-адаптер или NIC – network interface card) – периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети.

Существует 4 основных вида линий (каналов) связи:
1. Телефонные линии
2. Электрическая кабельная сеть
3. Оптоволоконная кабельная сеть
4. Радиосвязь (радиорелейные линии, спутники)
Все эти каналы связи различаются по пропускной способности, помехоустойчивости, стоимости.
Самый дешёвые – телефонные, т.к. их уже протянули и они используются и для обычных телефонов, самые дорогие – оптоволоконные.
Помехоустойчивые – оптоволоконные, неустойчивые – радиосвязь.
Пропускная способность — это максимальная скорость передачи информации по каналу. Измеряется в Кбит/с или Мбит/с.
Примерная оценка пропускной способности телефонных линий около 50Мбит/с, у оптоволоконных и радиосвязи до 1Гбит/с.

Основным ПО для функционирования сетей являются сетевые операционные системы на серверах: Windows Server, FreeBSD, различные версии Linux и другие.

ПО делится на два вида:
Базовое — обеспечивает поддержку работы сети по протоколу TCP/IP.
Прикладное — обеспечивает работу служб интернета — WWW, почта и другие.

Основная технология работы сети – клиент-сервер – программа-клиент на компьютере абонента сети формирует запросы, а сервер обрабатывает эти запросы.

Интернет — это всемирная система компьютерных сетей, объединённых на базе общего протокола TCP/IP, также её именуют WWW – World Wide Web – всемирная паутина или всемирная информационная сеть.

Всемирная сеть состоит из сети документов, ещё их называют веб-страницами, связанных между собой гиперссылками.

Гиперссылка (гипертекст) — это слово или участок текста, который выделен каким-либо цветом и щелчок по которому позволит перейти на другую веб-страницу или веб-сайт.

Гиперссылка, связанная с другой страницей образует гиперсвязь. Если гиперсвязь осуществляется между мультимедиа документами, то она образует систему — гипермедиа.

Веб-страницы хранятся на веб-сервере, а если страницы находятся в одном домене, то все вместе они составляют веб-сайт.

Для просмотра веб-документов в сети Интернет необходима клиент-программа — браузер.

Практически все услуги Internet построены на принципе клиент-сервер. Вся информация в Интернет хранится на серверах. Обмен информацией между серверами сети осуществляется по высокоскоростным каналам связи или магистралям.

К таким магистралям относятся: выделенные телефонные аналоговые и цифровые линии, оптические каналы связи и радиоканалы, в том числе спутниковые линии связи. Серверы, объединенные высокоскоростными магистралями, составляют базовую часть Интернет.

Отдельные пользователи подключаются к сети через компьютеры местных поставщиков услуг Интернета, Internet - провайдеров (Internet Service Provider - ISP), которые имеют постоянное подключение к Интернет. 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 Internet.

Услуги, которые могут быть предоставлены пользователям в Интернет:

электронная почта E-mail;
компьютерная телефония;
передача файлов FTP;
терминальный доступ для интерактивной работы на удаленном компьютере TELNET;
глобальная система телеконференций USENET;
справочные службы;
доступ к информационным ресурсам и средства поиска информации в Интернете.

Кроме того, Интернет - это мощное средство ведения электронного бизнеса и дистанционного (интерактивного или он-лайн) обучения.

В глобальных сетях могут быть использованы различные каналы связи:

¢ выделенные телефонные линии;

¢ каналы спутниковой связи;

¢ высокоскоростные каналы на базе технологии DSL (выделенный канал доступа);

¢ магистраль кабельного телевидения;

¢ подключение к сети с помощью беспроводных сетевых технологий (Wi-Fi, Skynet, USB-модем);

¢ Подключение через телефон с Bluetooth.

Характеристики каналов связи

Скорость передачи данных по сети - измеряется количеством передаваемых бит в секунду.

Предельная скорость передачи данных по телефонной линии через модем – 56 Кбит/с.

Оптоволоконный кабель считается самым помехоустойчивым.

Технология Digital subscriber line (цифровая абонентская линия) обеспечивает использование существующих линий связи и DSL-модемов для дуплексной цифровой передачи со скоростью до
160 кбит/с.

HDSL (High-bit-rate DSL) - 1024 кбит/с

SDSL (Single Pair DSL) - 2048 кбит/с

Технология ADSL

На следующем этапе развития появилась технология асимметричной цифровой абонентской линии (Asymmetric DSL).

Полоса пропускания входящего трафика больше, чем полоса пропускания исдящего.

Обеспечивает передачу по электрическому кабелю потоков до 8 Мбит/с в направлении к абоненту и до 1 Мбит/с от абонента.

Очень высокоскоростная цифровая абонентская линия (Very High-bit-rate DSL, VDSL) – 25 Мбит/с.

Технология Wi-Fi

Технологию назвали Wireless-Fidelity (дословно “беспроводная надёжность”)

Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащённые клиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться к локальной сети и получать доступ в Интернет через так называемые точки доступа.

Точка доступа – это точка приема-передачи, представляющая собой шлюз для доступа по радиоканалу мобильных или стационарных устройств к ресурсам проводной сети Ethernet.

Bluetooth является беспроводной технологией для создания персональных сетей на расстоянии не более 10 метров, работающей на частоте 2.4 ГГц.

Обычно такие сети формируются из портативных устройств, таких, как сотовые телефоны, КПК и лэптопы (ноутбуки, планшетные ПК) .

Сервисы: передача файлов, голоса и другие.

Скорость передачи цифровых данных и аудиосигнала
64 Кбит/с в обоих направлениях.

Для доступа в сеть Интернет с использованием спутников связи необходимы:

1) спутниковая плата (DVB-карта) - выполняет обработку данных, полученных со спутника;

2) спутниковая антенна;

3) устанавливаемый на антенне усилитель-конвертер (преобразователь сигнала).

Различают односторонний и двусторонний спутниковый Интернет.

Односторонний - пользователь получает через спутник только входящую информацию.

Передача исходящей информации осуществляется любым другим способ подключения к Интернет.

Двусторонний спутниковый Интернет - прием и передача информации осуществляются через спутник, поэтому никаких дополнительных каналов не требуется.

Преимущество - высокая надежность связи.

Недостаток - достаточно большая задержка на канале связи.

Топологии локальных сетей.

Локальная сеть LAN ( Local Area Network) может быть одноранговой либо с выделенным сервером.

В одноранговой ЛВС все компьютеры имеют одинаковые права, любой компьютер может быть как клиентом, так и сервером.

Сеть с выделенным сервером имеет один или несколько серверов, остальные компьютеры являются клиентами, т. е. используются в качестве рабочих станций, обращающихся к серверу за данными или услугами (сервисами).

Основные топологии, используемые в ЛВС

Топология – способ соединения компьютеров в сети. Различают четыре основные топологии.

Отдельные узлы сети подключаются к произвольным точкам магистрали.

На концах шины размещаются терминаторы для предотвращения отражения сигнала.

В кольцевой структуре рабочие станции соединяются друг с другом однонаправленной замкнутой линией связи.

Данная структура соединения называется также централизованной.

В качестве центрального узла может использоваться концентратор или файловый сервер совместно с коммутатором.

Сложные топологии, используемые в ЛВС

Ячеистая топология — каждая рабочая станция сети соединяется со всеми другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

Это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси.

Какие каналы связи используются для передачи данных в глобальных компьютерных сетях?

Для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду. В качестве физической среды в коммуникациях используются: металлы (в основном медь), сверхпрозрачное стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель "витая пара", коаксиальные кабель, волоконно-оптический кабель и окружающее пространство. Линии связи или линии передачи данных - это промежуточная аппаратура и физическая среда, по которой передаются информационные сигналы (данные). В одной линии связи можно образовать несколько каналов связи (виртуальных или логических каналов), например путем частотного или временного разделения каналов. Канал связи - это средство односторонней передачи данных. Если линия связи монопольно используется каналом связи, то в этом случае линию связи называют каналом связи. Канал передачи данных - это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации. В зависимости от физической среды передачи данных линии связи можно разделить на: проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток; кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели; беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.

Глобальная сеть - это протяженная коммуникационная сеть связи, работа в которой обеспечивается с помощью телекоммуникационных компаний.

Основными ячейками глобальной сети являются локальные вычислительные сети. При этом локальные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - в состав глобальной сети. Существуют также компьютеры, самостоятельно (непосредственно) подключенные к глобальной сети. Они называются хост-компьютерами.

Глобальные сети, объединяя пользователей, расположенных в разных странах, на различных континентах, позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Глобальная компьютерная сеть Internet

Интернет (англ. Internet, от лат. inter - между и англ. net - сеть) - это глобальная компьютерная сеть, которая объединяет в единое целое множество компьютерных сетей и отдельных компьютеров, предоставляющих обширную информацию в общее пользование и не является коммерческой организацией.

Относительно строгое определение Интернета с технической точки зрения можно дать следующее: Internet - это метасеть, состоящая из многих сетей, которые работают согласно протоколам семейства TCP/IP, объединены через шлюзы, используют единое адресное пространство и пространство имен. Метасеть - это сеть, в которой характер и топология сетевых связей различны и не имеют строго определенной структуры.

Краткая история Internet. Днем рождения Internet можно назвать 2 января 1969 г. В этот день Агентство перспективных исследований ARPA (в последующем переименованное в DARPA), являющееся одним из подразделений Министерства обороны США, начало работу над проектом создания сети, позволяющей обеспечить связь во время ядерной войны.

В 1983 г. агентством DARPA были разработаны сетевые протоколы TCP/IP. В это же время правительство США отказалось от использования сети ARPAnet в военных целях и поэтому она была разбита на две сети: собственно ARPAnet (осталась для нужд общественности) и MILnet (перешла в ведение военных), но соединение, сделанное между сетями, позволило им взаимодействовать между собой. Это первое межсетевое соединение было названо DARPA Internet, позже первое слово было опущено и такое межсетевое объединение стало называться Internet.

Следующий значительный шаг в развитии Internet связан с созданием в 1986 году на основе ARPAnet - сети Национального научного фонда США NSFnet, которая пятью суперкомпьютерами объединила научные центры Соединенных Штатов.

Развитие сети требовало ее реорганизации и в 1987 году был создан NSFnet Backbone [Бэкбон] - базовая часть или хребет сети, который состоял из 13-ти центров, расположенных в разных частях США, соединенных друг с другом высокоскоростными линиями связи. Сеть NSFnet быстро заняла место ARPAnet, и последняя в марте 1990 года была ликвидирована. Так появилась сеть Internet в США.

Одновременно были созданы национальные сети в других странах. Эти сети стали объединяться между собой, образуя единую сеть сетей (или межсеть), которая и стала называться Internet.

Структура Internet. Физически структуру Интернета составляют компьютеры самых разных типов. Те из них, которые подключены постоянно и участвуют в передаче данных между другими участниками сети, обеспечивая пользователей определенными услугами, называютсерверами. Несмотря на то, что многие из серверов не совместимы программно, вся система функционирует надежно благодаря тому, что каждый сервер использует стандартный протокол передачи данных TCP/IP(протокол — это совокупность правил и соглашений, позволяющих связываться между собой компьютерам разных типов, работающих в разных операционных системах).

При выходе из строя любой части всемирной сети, пакеты с информацией автоматически пойдут в обход пораженного участка. Можно перерезать все трансатлантические кабели между Европой и Америкой. Не получив подтверждения о доставке пакетов, серверы автоматически повторят передачу через спутниковые каналы связи или по сетям радиорелейных станций.

Адресация в Интернете. Все компьютеры, включенные во всемирную сеть, работают в автоматическом режиме, то есть без участия людей, но чтобы было можно однозначно обозначить любой компьютер в Интернете, применяется специальная система адресов, называемаяIР-адресами. Каждый компьютер получает свой уникальный адрес, который используется при пересылке информации. Адреса в Интернете могут быть представлены как последовательностью цифр, так и именем, построенным по определенным правилам. Хотя нет центра управления Интернетом, но есть специальные организации, занимающиеся проверкой и выдачей адресов (например, информационный центр Интернета - InterNIC).

Компьютеры при пересылке информации используют цифровые адреса, а пользователи при работе с Интернетом используют в основном имена, поскольку адреса, образованные из слов, запомнить гораздо проще. В Интернете применяется так называемая доменная (или многоуровневая) система имен (DNS).

DNS (Domain Name System - доменная система имен) - это база данных, обеспечивающая преобразование доменных имен компьютеров, подключенных к Интернет, в числовые IP-адреса. После ввода пользователем доменного имени компьютер обращается к серверам DNS, в результате чего происходит автоматическое преобразование доменного имени в цифровой адрес.

Домен (domain) - это отдельный уровень в многоуровневой системе имен Интернета, несущий определенную информационную нагрузку. Под понятием домен можно понимать совокупность компьютеров в составе сети, объединенных каким-либо общим признаком (например, находящихся в одном государстве, принадлежащих одной фирме и т.п.). Доменная система имен в Интернете использует принцип последовательных уточнений. Домен верхнего уровня располагается в имени правее, а домен нижнего уровня левее. В имени может быть любое число доменов, но чаще всего используются имена с количеством доменов от трех до пяти. Домены состоят из поддоменов (subdomain), имена которых разделяются точками. Часто домен 1-ого уровня - указывает на страну, 2-ого уровня - на город, 3-го уровня - на компанию (организацию); если имя города отсутствует, имя компании становится доменом 2 уровня.

Для доменов нижних уровней можно использовать любые адреса, но для доменов самого верхнего уровня существует соглашение. В системе адресов Internet приняты домены, представленные географическими регионами (географические домены). Они имеют имя, состоящее из двух букв. Например, by — Беларусь, rи — Россия, иа - Украина, us — США, de — Германия, fr - Франция, pl - Польша, uk - Великобритания, jp - Япония и др.

Исторически сложилось так, что в США было не принято указывать название страны, а использовались обозначения, определяемые типом организации-владельца адреса, так называемые тематические домены. Например, edu - учебные заведения, gov - правительственные учреждения, сот - коммерческие организации, mil - военные организации, net - организации, управляющие сетями, org - прочие организации.

При работе в Internet используется не просто доменный адрес, а универсальный указатель ресурса (URL).

URL (Uniform Resource Locator) — это адрес любого ресурса в Интернете с указанием того, с помощью какого протокола следует к нему обратиться, какую программу запустить на сервере и какой конкретно файл следует открыть.

В общем виде формат URL можно представить следующим образом:

В настоящее время существует три основныхспособа доступа к Интернету:

1. Прямое соединение (выделенное соединение) — это соединение, при котором частное лицо или компания подключается к магистральным каналам (backbone) Интернета через выделенную машину, называемую шлюзом. Шлюз - это специализированный компьютер, обеспечивающий внешнюю связь одной сети с другой сетью, использующей иной протокол передачи данных.

2. Соединение через чужой шлюз - это доступ в Интернет через шлюз какой либо организации или учреждения, обычно с использованием для соединения модема.

3. Сеансовое (коммутируемое) соединение - это соединение через сервис-провайдеров. Коммутация – это установление связи между устройствами путем создания временных соединений.

Сервис-провайдеры - это компании со шлюзами в Интернете, которые они предоставляют другим компаниям или частным лицам за абонентскую плату.

В настоящее время для рядовых пользователей самым популярным способом подключения к глобальной компьютерной сети является подключение с помощью телефонной линии. Так как при наборе телефонного номера для установки связи двух абонентов на АТС происходит переключение (коммутация) линии связи, то телефонные линии часто называют коммутируемыми. Для подключения компьютеров к линиям связи необходимо использовать специальные электронные устройства - модемы (факс-модемы).

Единицей измерения скорости передачи информации является 1 бит/сек.

Трафик - это объем информации, передаваемый по сети за определенный промежуток времени и измеряемый в битах.