Мировые информационные ресурсы определение, классификация (стр. 1 из 3)

Тема 1. Мировые информационные ресурсы: определение, классификация и характеристика основных структур (баз данных, сетей) по различным признакам.

Лекция 2. Компьютерные сети, операционные системы.

В.1 Компьютерные сети

В.2.Операционные системы

Введение

Использовать ЭВМ, человек стал еще во второй половине ХХ века, первые машины представляли собой огромных размеров комплексы, занимающие совсем не малое пространство, к тому же были очень дорогими, да и производительность тех машин по сегодняшним меркам оставляла желать лучшего. Говорить об использовании лазера, как средства для создания носителей информации было из области фантастики.

Вследствие того, что ЭВМ на тот момент не имели общих стандартов и работали каждая уникально, возможности использовать их совместно не предоставлялось. Но время шло и технологии развивались. Инженеры начали соединять ЭВМ уже друг с другом, так что они теперь могли взаимодействовать и между собой. В то же время вычислительная техника становилась все меньше по размерам и дешевела. Тем самым было положено начало развитию мини - и микро ЭВМ (микрокомпьютеров). Первые компьютерные сети использовали одиночные линии связи, такие как телефонные провода, для соединения только двух отдельных компьютеров. В начале 80 – х в магазинах появились первые модели IBMPC ( InternationalBusinesMashine), стремительно завоевавшие товарный рынок микрокомпьютеров. Соответственно, преимущества совместной работы этих небольших по размерам компьютеров, объединенных вместе стали очевидными. Компьютеры, связанные сетью, могли использовать один принтер, что по экономическим соображениям, гораздо предпочтительнее оснащения каждого компьютера принтером. Когда же возникла необходимость передачи файла от одного пользователя к другому, сеть позволяла обходиться без обычных дискет. Проблема, тем не менее, оставалась. И заключалась она в том, что соединить дюжину офисных компьютеров одиночными двухточечными каналами связи было практически невозможно. Окончательным решением этой проблемы стало появление локально – вычислительных сетей (LAN, localareanetwork).

Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть, или, сокращенно, ЛВС – это группа компьютеров, объединенных совместно используемой средой передачи данных, как правило, кабелем. Используя единый кабель, каждый компьютер требует только одной точки подключения к сети, при этом он может полноценно взаимодействовать с любым другим компьютером в группе. Геометрически ЛВС всегда ограничена по размерам небольшой площадью в силу электрических свойств кабеля, используемого для построения сети, и относительно небольшим количеством компьютеров, которые могут разделять одну сетевую среду передачи данных. ЛВС обычно располагается в пределах одного здания или, самое большое, нескольких близко расположенных зданий. Некоторые технологии, такие как волоконная оптика, позволяют увеличить длину линий ЛВС до одного или двух километров.

Кабели и топологии

Большинство ЛВС созданы с использованием медных кабелей, применяющих обычный электрический ток для передачи сигналов. Изначально большинство ЛВС состояли из компьютеров, соединенных коаксиальным кабелем, но в итоге прокладка кабеля типа «витая пара»

(TP, twistedpair), используемого в телефонных системах, стала наиболее популярной и здесь. Еще один альтернативный тип кабеля – оптоволоконный кабель, не использующий электрические сигналы, при прохождении по нему двоичная информация кодируется импульсами света. Также существуют виды сетевых решений, в принципе не использующие кабеля, и, соответственно, передающие сигналы по так называемым неограниченным средам, таким как радиоволны, инфракрасные волны и излучения микроволнового диапазона.

Различные способы конфигурации соединения кабелей для объединения компьютеров в ЛВС называются топологиями. Они зависят от типа употребляемого кабеля и поддерживаемого протокола. Наиболее распространены следующие топологии.

- Шина. Шинная топология, реализуемая кабелем, прокладываемым от одного компьютера к другому в виде последовательной цепочки, напоминающей гирлянду на новогодней елке. Все сигналы, предаваемые любым компьютером в сеть, идут по шине в обоих направлениях ко всем остальным компьютерам. Два конца шины должны быть «закрыты» при помощи электрических сопротивлений, обнуляющих напряжения, приходящие на эти концы, для того, чтобы, сигналы не отражались и не уходили в обратном направлении. Основной недостаток шинной топологии состоит в том, что, подобно елочной гирлянде, дефект кабеля в любом месте его протяженности делит сеть на две части, не способные общаться между собой. Большая часть сетей, построенных на коаксиальных кабелях, таких как сети Ethernet, используют шинную архитектуру.

- Звезда. Топология «звезда» использует отдельный кабель для каждого компьютера, проложенный от центрального устройства, называемого хабом (hub) или концентратором. Концентратор транслирует сигналы, поступающие на любой из его портов, на все остальные порты; в результате чего сигналы, посылаемые одним узлом, достигают остальных компьютеров. Сеть на основе «звезды» более устойчива к повреждениям, нежели сеть на базе шинной архитектуры, так как повреждение кабеля затрагивает непосредственно только тот компьютер, к которому он подсоединен, а не всю сеть. Большинство сетей, использующих кабель типа «витая пара», монтируются по топологии «звезда», например, 10 BaseTEthernet.

- Кольцо. Топология кольца функциональна, эквивалентна шине, у которой концы соединены друг с другом; таким образом, сигналы передаются от одного компьютера к другому, двигаясь по кругу. Однако коммуникационное кольцо – это только логическая абстракция, а не физическая конструкция. Фактически сеть представляет собой звезду, но при этом специальный концентратор реализует логическое кольцо путем пересылки входящего сигнала только через следующий нисходящий порт (вместо передачи через все порты, как это делает концентратор при применении топологии «звезда»). Каждый компьютер, получив входящий сигнал, обрабатывает его (если это необходимо) и посылает обратно концентратору для передачи следующей рабочей станции в сети. В соответствии с данным принципом работы, система, передающая сигнал в сеть, должна также удалить его после того, как он обошел все кольцо полностью. Сети, сконструированные на основе топологии «кольцо», могут использовать различные типы кабеля. Например, сети TokenRing используют витую пару, в то время как FDDI – сети реализуют топологию «кольцо» с помощью оптоволоконных кабелей.

- Шина –звезда. Данная топология – один из способов расширения одиночной «звезды». Эта схема формируется из множества «звезд», концентраторы которых соединяются отдельными сегментами общей шины. Каждый компьютер по – прежнему может связываться с любым другим в сети, поскольку связанный с ним концентратор передает входящий трафик через порты «звезды». Разработанная для расширения сетей Ethernet 10BaseT, архитектура «шина – звезда» сейчас мало распространена в связи с ограничениями информационной емкости шин на коаксиальном кабеле. Коаксиальный кабель становиться «узким местом» подобной сетевой организации, снижая скорость передачи данных в быстрых сетях, собранных на основе топологии «звезда», таких как FastEthernet.

Рисунок 1. Основные виды топологий

Шина

Звезда

сигнал

Кольцо

шина

концентратор концентратор

Шина – звезда

Протоколы и стандарты

Взаимодействие компьютеров в сети регламентируется протоколами, то есть формальными наборами правил и соглашений, определяющими, каким образом в сети устройства обмениваются данными. Эти протоколы описывают любой момент взаимодействия – от характеристик сигналов, передаваемых по кабелям, до языков запросов, позволяющих обмениваться сообщениями приложениям, исполняемым на разных компьютерах. Компьютеры сети используют множество протоколов, которое называется «стек» и простирается от пользовательского интерфейса программы, расположенной на «вершине», до физического интерфейса сети на «дне». Традиционно стек делится на семь уровней, функции которых определяются эталонной моделью взаимодействия открытых систем (OSI, OpenSystemInterconnection) – документом, описывающим как отдельные функции каждого уровня, так и их совместное применение для обеспечения взаимодействия компьютеров сети.

Ранние сетевые технологии были частными решениями отдельных производителей, однако, с течением времени, на первый план выступила совместимость, и разработчики вынуждены были разработать и принять соглашения о стандартах сетевых протоколов. Большинство из этих соглашений опираются на большое количество технических и технологических стандартов. В настоящее время стандартные протоколы для широкого использования разрабатываются специальными международными организациями или группами, некоторые из которых перечислены ниже.