1. Устройства ЭВМ. Средства связи между компьютерами. Модемы, принципы их действия.

2. Локальные вычислительные сети

3. Глобальные вычислительные сети, история их создания, назначение, аппаратная реализация. IP-протокол, ТСР-протокол.

4. Интернет. Необходимые для подключения программные и аппаратные средства.

5. Электронная почта, отправка сообщений.

6. Электронная почта. Пересылка файлов. Необходимость пересылки файлов. Упаковка файлов перед пересылкой

7. Телеконференции. Электронная почта, принципы работы с телеконференциями.

8. Web-сервера. Назначение, принципы организации.

9. Файловые сервера. Пересылка и получение файлов.

10. Поиск в сети Интернет. Основные принципы.


 

1. устройства ввода-вывода
2. устройства, находящиеся в системном блоке
3. средства связи между компьютерами.

Вообще говоря, эти группы пересекаются. Вспомните, какие вы знаете средства ввода вывода и что может находиться в системном блоке. Все это мы с вами уже изучали ранее. Обсудим подробнее аппаратные средства связи между компьютерами. Какие аппаратные средства необходимы для объединения компьютеров в сеть?

1. Кабели (кабельные системы). Отличаются они физическим устройством, а, следовательно, и скоростью передачи информации (скорость передачи информации - это количество информации, передаваемое в единицу времени; когда говорят о скорости передачи информации физических устройств, имеется в виду максимальная скорость, с которой они могут передавать информацию, реальная же скорость будет зависеть от многих других причин)

   • коаксиальный кабель - это кабель, в котором в качестве проводников используются центральная жила и оплетка,разделенные слоем изоляции; в качестве сигнала используется разность потенциалов между оплеткой и жилой (напряжение выше порогового значения - 1, ниже другого порогового значения - 0, иначе -  шум , который игнорируется); оплетка коаксиального кабеля, которую положено заземлять, одновременно экранирует центральную жилу от электромагнитных помех и индукционных наводок; скорость передачи данных - 10 Мбит/с (в сети Ethernet), из-за низкой скорости передачи информации в цифровых сетях сейчас практически не используется;

   • оптоволоконный кабель - световод или два световода, сигналом являются световые импульсы, скорость передачи информации - более 10 Гбит/с; кроме того, по оптоволоконному кабелю можно осуществлять параллельную передачу информации на различных световых частотах;

   
   
   
   

   • витая пара - восемь изолированных проводников, реально используются, как правило, только четыре, из которых одна пара используется для передачи сигнала, а вторая для приема; в качестве сигнала передаются импульсы электрического тока (сила тока выше определенного значения -1, ниже - 0); скорость передачи данных может быть 10 Мбит/с, 100 Мбит/с или 1 Гбит в сети Ethernet (зависит от использованного сетевого оборудования) или до 622 Мбит/с в ATM.
     

2. Сетевые карточки (передают информацию, поступающую через шину данных из процессора или оперативной памяти компьютера, в кабельную систему, отличаются способом передачи информации и типом поддерживаемых кабельных систем).
   

3. В последнее время получает все более широкое распространение беспроводная технология построения локальных сетей. Для этого используются беспроводные сетевые карточки, например стандарта Wi-Fi, и специальное оборудование точки доступа, которое обеспечивает связь беспроводных карточек между собой и с кабельной системой. Существуют стандарты, обеспечивающие скорость передачи данных до 11 Мбит/с, до 54 Мбит/с и до 108 Мбит/с. Правда, максимальные скорости 54 Мбит/с и 108 Мбит/с обычно достигаются только если приемник и передатчик находятся в одном помещении и между их антенами нет никаких посторонних предметов. Преимущества такого подключения: высокая мобильность и минимальные усилия для организации сети (не нужно тянуть кабели и ставить дополнительные розетки для подключения новых устройств). Недостатоки: крайне низкая защищенность сети  от взлома или подслушивания; высокая подверженность электромагнитным помехам, да и сама сеть может создавать помехи для работы других устройств, например, радиотелефонов.
   

4. Для соединения машин, находящихся далеко друг от друга, может использоваться телефонная сеть и модемы. Модем - это устройство, предназначенное для преобразования цифрового сигнала, используемого в компьютере, в аналоговый (на нем работает телефонная сеть) и обратно. В качестве модема может выступать мобильный телефон, но скорость модемного соединения через мобильную телефонную сеть обычно невелика - для стандарта GSM она не превышает 9.6 Кбит/с, поэтому в цифровых мобильных телефонных сетях вместо модемного соединения чаще используется протокол GPRS (см. следующий пункт).
   

5. Цифровые мобильные телефоны могут быть использованы для передачи данных по протоколу GPRS (General Packet Radio Service). Этот режим позволяет связаться с провайдером, имеющим свою аппаратуру на базовых станциях мобильной телефонной сети, и обмениваться информацией с достаточно высокой скоростью - до 171 Кбит/с, причем устанавливать телефонное соединение (то есть набирать номер) не требуется. Преимущество такого способа связи очевидно - он доступен везде, где работает мобильный телефон пользователя. Недостаток - высокая стоимость приема и передачи информации, особенно если абонент находится в роуминге в "неродной" телефонной сети.
6. В соответствии с европейским стандартом телефонный провод от АТС к абонентскому телефону должен обладать пропускной способностью не ниже 64 Кбит/с. В действительности такие провода обычно способны на большее - от 250 Кбит/с до 7 Мбит/с, так что если установить на телефонной станции дополнительное оборудование для цифровой связи, а у абонента поставить специальный цифровой модем, то можно оставить 64 Кбит/с для работы обычного телефона, а остальную полосу использовать для передачи данных. На этом принципе основано семейство технологий xDSL (чаще всего встречается асимметричный DSL - ADSL, в нем скорость приема данных абонентом в 2-10 раз выше, чем скорость передачи). Преимущество технологии DSL - использование уже существующих телефонных проводов для скоростной цифровой связи, недостаток - DSL-модем и телефон могут создавать друг другу помехи от неприятного гудения в телефонной трубке до полных потерь соединения и разрывов связи.
   

7. Может использоваться спутниковая связь - либо в режиме выделенного канала связи, либо в одностороннем режиме. В последнем случае абонент передает своему провайдеру запросы через модем, а данные в ответ приходят через спутниковую антенну с намного более высокой скоростью. Иногда применяется push-технология, когда провайдер передает сразу всем абонентам некоторую информацию, не дожидаясь их запросов и не требуя подтверждения приема. Разумеется, такой режим не годится для приема важной или личной информации (например, почты).

8. Радиосвязь.

• Выделенный канал связи. Два приемопередатчика, две параболические антенны, передающие и принимающие радиосигналы, направленные друг на друга; с помощью таких устройств вычислительные машины могут связываться так же, как они связались бы по кабельной линии, но требуется более дорогое и, вообще говоря, менее надежное оборудование; связь может осуществляться только в пределах прямой видимости или через ретрансляторы. Преимущества: связь не требует проведения строительных работ и прокладки кабеля.

• RadioEthernet. Имеется один центральный узел с мощным передатчиком и ненаправленной антенной, у клиентов передатчики небольшой мощности с направленными антеннами, устанавливающими связь с центральным узлом. Прием и передача данных одновременно невозможны, как и одновременная передача пакетов несколькими клиентами.

Например, сети в компьютерных классах школ чаще всего создаются при помощи сетевых карточек и витой пары. По дну Атлантического океана проложены оптоволоконные кабели, соединяющие американские и европейские вычислительные сети. Биологический центр в Пущино связан с Обнинском и с Москвой радиорелейной линией. RadioEthernet используется в Москве для подключения к Интернет отдельных пользователей и небольших локальных сетей (например, школьных). Российская академия наук использует выделенный канал спутниковой связи c немецким центром по информационным исследованиям в Дюcсельдорфе.

По команде с компьютера модем подключается к телефонной линии и "набирает номер". Далее он ждет, пока телефонная станция установит соединение и модем с другой стороны ответит на вызов. С помощью обмена специальными звуковыми сигналами модемы согласуют протокол обмена информацией. Слово  протокол  в дальнейшем понимаем как определенное соглашение о способах представления и передачи информации. В данном случае модемы "договариваются" о частоте приема и передачи (несущая частота или частоты), скорости передачи, протоколе коррекции ошибок и протоколе сжатия данных (к сожалению, модемы не могут компрессировать данные более чем в 4 раза). В  последних версиях модемных протоколов предусмотрена возможность изменения скорости передачи данных "на ходу" для адаптации к меняющимся условиям линии. Далее каждый из модемов сообщает своему компьютеру что-то типа "Связь установлена, давайте работать", после чего модемы переходят в режим ретрансляции, т.е. кодирования уходящей информации и декодирования приходящей. Компьютер может дать сигнал на отключение; кроме того, связь может быть нарушена, тогда модем сообщит, что соединения больше нет. В этом случае вычислительная машина либо дает команду на повторное соединение, либо прекращает работу с каналом связи.
Основной характеристикой модема является набор поддерживаемых протоколов модуляции и демодуляции данных. Каждый поддерживаемый протокол позволяет модему вести передачу в некотором диапазоне скоростей; чем больше протоколов поддерживает модем, тем лучше он может настроиться на конкретную ситуацию при установке соединения, в зависимости от качества линии и характеристик модема на противоположном конце. Максимальная скорость, указываемая в технической характеристике модема, может вообще не достигаться в зависимости от вида поддерживаемых протоколов и качества телефонных линий.
Максимальная декларируемая на данный момент скорость работы модемов - 56 Кбит/с. Она достигается на "полуцифровых" модемах. Для установки полуцифровой связи необходимо, чтобы все используемые телефонные станции были цифровыми (то есть преобразовали аналоговый сигнал абонентских телефонов в цифровой для обработки и передачи по каналам связи), были бы соединены между собой цифровыми каналами, а на одном конце линии стоял бы специальный "серверный" модем, подключенный к своей телефонной станции не обычным аналоговым, а специально проведенным цифровым каналом (и цифровой канал, и серверный модем стоят значительно дороже обычной телефонной линии и аналогового оборудования). При такой схеме, когда аналоговым является только один провод от одного из модемов до его ближайшей АТС, аналоговый модем может принимать данные на высоких скоростях. Заметим, что увеличивается только скорость приема данных, передача же в любом случае будет не быстрее 33.6 Кбит/с.
Для работы с модемами используются специальные программы. Как правило, они сообщают следующие параметры установленного соединения: скорость (в битах в секунду, такую единицу измерения скорости передачи информации иногда называют бод), протокол передачи данных, протокол коррекции ошибок.

Задачи
 
 

Давайте подробнее поговорим про структуру локальных сетей и устройства, позволяющие объединять компьютеры в локальные сети. Под локальной сетью будем понимать несколько машин, находящихся недалеко друг от друга, связанных между собой физически и логически для совместного использования ресурсов.
Физически можно соединить машины по различным схемам; чаще всего используются схемы  "шина" ,  "звезда"  и  "кольцо" .
Проще всего выглядит шинная схема соединения. Для нее используется один длинный кабель, проходящий от первой машины ко второй, затем к третьей и так далее до последней. Все компьютеры оказываются  "нанизанными"  на один сетевой кабель - общую шину сети. Крупным недостатком шинного соединения является его неустойчивость к неисправностям кабельной системы - при обрыве любого соединительного кабеля вся сеть выходит из строя, поскольку для нормальной работы шина должна быть цела от одного конца до другого (обычно на концах шины стоят специальные устройства - кабельные терминаторы, не позволяющие сигналам искажаться и отражаться на концах кабеля).
Типичный пример шины - сеть Ethernet на коаксиальном кабеле.

Соединение типа  "звезда"  подразумевает, что каждая машина подключается отдельным кабелем к специальному центральному устройству - концентратору, или хабу, которые обеспечивают передачу данных между машинами. (Слово  "hub"  в переводе с английского означает что-то вроде  "центр внимания" .) Такая сеть более устойчива к неисправностям кабельной системы - при обрыве кабеля от сети отключается лишь одна машина, а остальные сохраняют возможность обмена данными - но схема сети становится сложнее, к каждому компьютеру следует протягивать отдельный кабель, появляется дополнительное устройство - сетевой концентратор, сеть становится дороже. Типичный пример сети с топологией  звезда  - Ethernet на витой паре.

Соединение типа  кольцо , немного похожее на шину с замкнутыми концами, встречается в локальных сетях достаточно редко. Такая схема требует использования  высокоинтеллектуальных  сетевых карт и ретрансляционных устройств, чтобы данные не  заблудились  в кольцевых маршрутах и прошли от источника к приемнику по кратчайшему пути. Естественно, оборудование для кольцевого соединения стоит очень дорого, но зато такая схема - особенно при использовании двойного кольца - абсолютно устойчива к неисправностям кабельной системы. При обрыве любого кабеля данные будут доставлены по обходному маршруту. Поэтому кольцевая топология используется там, где необходима высокая надежность связи.
Типичный пример сети с кольцевой топологией - FDDI. Эта технология часто используется не только для локальных, но и для глобальных сетей, где особенно важна устойчивость к обрывам кабелей.

Бывает, что используются смешенные типы соединений.

Для того чтобы несколько машин действительно объединились в сеть (предположим, что физически они уже связаны) в первую очередь необходимо, чтобы идущие на них программы знали о существовании друг друга. То есть, чтобы машина была готова принять данные с другой машины, послать ей данные или ответить на запрос. А эти задачи выполняют сетевые программы или сетевые операционные системы.
Практически все современные операционные системы могут работать в сети либо с помощью дополнительных модулей, как DOS, либо сами по себе, как Юникс. Существуют также ОС, созданные специально для серверов и ориентированные исключительно на работу с сетевыми запросами, например, Novell NetWare.
Очень важным частным случаем работы в сети является возможность предоставить ресурсы, физически принадлежащие одной машине, для использования другими компьютерами. Компьютер, чьи ресурсы используются совместно несколькими машинами, называется сервером. Причем сервер может не заниматься никакими другими задачами, такой сервер называется выделенным. Машины, которые получают ресурсы от сервера, называются клиентами.
В сети необходим многопользовательский режим и разграничение прав доступа, так как там работает много народа, и один из пользователей не должен иметь возможности мешать работе других даже в случае ошибки или злого умысла.
 Чаще всего машины объединяют в сеть для выполнения общей задачи.

Для закрепления знаний ответьте на один или несколько вариантов теста 1.
Тестовые карточки

ДАЛЬШЕ

В НАЧАЛО