Модем

Модем - устройство для передачи данных (например, по обычной коммутируемой телефонной линии), преобразующее, как правило, цифровые сигналы в аналоговые и обратно. С помощью модема ПК подключается к сети Интернет. Осуществлять передачу информации по коммутируемым телефонным линиям компьютеры не могут, так как обмениваются данными с цифровых электронных импульсов, а по телефонной линии можно передавать только аналоговые (непрерывные) сигналы. Для подключения компьютера к телефонной линии используется модем. Модем соединяет ваш компьютер с телефонной линией, а через нее с другими компьютерами, факсами и Интернетом. Информация, которая передается через модем, - это сообщения электронной почты и web-страницы. Также существуют факс-модемы, которые можно использовать как факсы и телефонные автоответчики. Основная задача модема - это обеспечивать модуляцию и демодуляцию сигнала при его передаче по телефонным линиям. На передающей стороне модемом реализуется модуляция аналогового электрического сигнала определенной частоты (несущей) последовательностями электрических импульсов. Компьютер посылает модему последовательности электрических импульсов, а модем преобразует цифровые сигналы компьютера в модулированный аналоговый сигнал. Модулированный аналоговый сигнал передается по телефонной линии. На принимающей стороне модем производит обратное преобразование - демодуляцию, то есть преобразует входящий аналоговый сигнал в понятную компьютеру последовательность цифровых импульсов.

В настоящее время существуют модемы двух типов - внутренние и внешние. Внешние модемы имеют ряд преимуществ. Прежде всего, их легко установить, они подсоединяются к гнезду на задней панели системного блока. К тому же такой модем легко отсоединить от одного компьютера и подключить к другому. Если на вашем компьютере есть USB-порт, то лучше купить модем, который подключается к этому порту, а не к последовательному. Внутренние модемы вставляются в слот PCI на материнской плате внутри системного блока. Внутренний модем нетрудно подключить, однако вам придется открывать системный блок, к тому же надо иметь свободное гнездо PCI. Единственное преимущество внутреннего модема в том, что он не занимает место на столе и оставляет свободными порты USB (слоты PCI пользуются меньшим спросом, чем USB-порты). Основной характеристикой качества модема является скорость передачи информации, которую он может обеспечить в линии. Модемы работающие по коммутируемым телефонным линиям, обеспечивают скорость передачи до 56 Кбит/с. Скорость передачи информации определяется используемым протоколом модемной связи (в настоящее время, как правило, V.90, V.92), которые разрабатываются и утверждаются Международным телекоммуникационным союзом.

В настоящее время 56К модемы практически не применяются. Их сменила технология ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line - асимметричная цифровая абонентская линия) - модемная технология, превращающая стандартные телефонные аналоговые линии в линии высокоскоростного доступа. История развития технологии DSL начинается со второй половины восьмидесятых, когда велись поиски технологии, обеспечивающей интерактивное телевидение. С появлением первых ADSL-модемов в середине 1990 годов, провайдеры увидели перспективность данной технологии, и пришли к выводу о необходимости её использования для предоставления доступа к сети Интернет. Пропускная способность в сетях ADSL - до 29 Мбит/с (ADSL2+) на прием и исходящий поток от абонента - до 1.4 Мбит/с. Передача данных по технологии ADSL реализуется через обычную аналоговую телефонную линию при помощи абонентского устройства - модема ADSL и мультиплексора доступа DSLAM, находящегося на той же АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя, причём включается DSLAM до оборудования самой АТС. В результате между ними оказывается фактически простой кусок провода, без каких-либо присущих телефонной сети ограничений. По сравнению со стоимостью других способов предоставления высокоскоростного доступа к сети Интернет технология DSL оказалась очень дешёвой.

Лока́льная вычисли́тельная сеть (ЛВС, локальная сеть, сленг. локалка; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

[Править]Построение сети

Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколыFrame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Иногда в локальной сети организуются рабочие группы — формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием.

Сетевой администратор — человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети.

Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда (общая шина), кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN.

[Править]Адресация

В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться специальные адреса, назначенные IANA (стандарты RFC 1918 и RFC 1597):

• 10.0.0.0—10.255.255.255;

• 172.16.0.0—172.31.255.255;

• 192.168.0.0—192.168.255.255.

Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или «серыми»; эти адреса не доступны из сети Интернет. Необходимость использовать такие адреса возникла из-за того, что при разработке протокола IP не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Для решения этой проблемы был разработан протокол IPv6, однако он пока малопопулярен. В различных непересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами — NAT или прокси дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов).

Конфликт IP адресов — распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP.

Сети ЭВМ относятся к разряду сложных вычислительных систем, поэтому для их классификации используется целый ряд признаков (Рис. 2.1)

Рис. 2.1 Классификация сетей ЭВМ

По функциональному назначению сети ЭВМ подразделяются на:

• информационные сети;

• вычислительные сети;

• информационно-вычислительные сети.

Информационные сети предоставляют пользователям в основном информационные услуги. К таким сетям относятся сети научно-технической и справочной информации, резервирования и продажи билетов на транспорте, сети оперативной информации служб специального назначения и т.д. Вычислительные сети отличаются наличием в своем составе более мощных вычислительных средств, запоминающих устройств повышенной емкости для хранения прикладных программ, банков данных и знаний, доступных для пользователей, возможностью оперативного перераспределения ресурсов между задачами. На практике наибольшее распространение получили смешанные информационно-вычислительные сети, в которых осуществляются хранение и передача данных, а также решение различных задач по обработке информации.

По размещению основных информационных массивов (банков данных) сети подразделяются на следующие типы:

• сети с централизованным размещением информационных массивов;

• сети с локальным (абонентским) размещением информационных массивов.

В сетях с централизованным размещением информационные массивы формируются и хранятся на главном файловом сервере сети. В сетях слокальным размещением информационные массивы могут находиться на различных файловых серверах.

По степени территориальной рассредоточенности компонентов сети различают:

• глобальные вычислительные сети, охватывающие территорию страны или нескольких стран с расстояниями между отдельными узлами сети в несколько тысяч километров;

• региональные сети, расположенные в пределах определенного территориального региона (города, района, области и т.п.);

• локальные вычислительные сети, охватывающие сравнительно небольшую территорию (в радиусе до 10 км).

По типу используемых вычислительных средств сети могут быть:

• однородными (ЭВМ всех абонентских систем сети аппаратно и программно совместимы);

• неоднородными (ЭВМ абонентских систем сети аппаратно и программно несовместимы).

Локальные сети ЭВМ обычно являются однородными, а региональные и глобальные – неоднородными.

По методу передачи данных различают сети:

• с коммутацией каналов;

• с коммутацией сообщений;

• с коммутацией пакетов;

• со смешанной коммутацией.

Важным признаком классификации сетей ЭВМ является их топология, т.е. структура связей между элементами сети. Топология оказывает существенное влияние на пропускную способность, на устойчивость сети к отказам ее оборудования, на качество обслуживания запросов пользователей, на логические возможности и стоимость сети. Для построения сетей ЭВМ используются следующие топологические структуры (рис. 2.2):

• радиальная (звездообразная);

• кольцевая;

• шинная;

• полносвязная;

• древовидная (иерархическая);

• смешанная

Рис. 2.2 Топологические структуры сетей ЭВМ

Основу сетей с радиальной (звездообразной) топологией (рис. 2.2 а) составляет главный центр, который может быть как активным (выполняется обработка информации), так и пассивным (выполняется только ретрансляция информации). Такие сети довольно просты по своей структуре и организации управления. К недостаткам сетей с радиальной топологией можно отнести: нарушение связи при выходе из строя центрального узла коммутации, отсутствие свободы выбора различных маршрутов для установления связи между АС, увеличение задержек в обслуживании запросов при перегрузке центра обработки, значительное возрастание общей протяженности линий связи при размещении АС на большой территории. В сетях с кольцевой топологией (рис. 2.2 б) информация между абонентскими станциями передается только в одном направлении. Кольцевая структура обеспечивает широкие функциональные возможности сети при высокой эффективности использования моноканала, низкой стоимости, простоте методов управления, возможности контроля работоспособности моноканала. К недостаткам сетей с кольцевой топологией можно отнести: нарушение связи при выходе из строя хотя бы одного сегмента канала передачи данных. В сетях с шинной топологией (рис. 2.2 в) используется моноканал передачи данных, к которому подсоединяются абонентские системы. Данные от передающей АС распространяются по каналу в обе стороны. Информация поступает на все АС, но принимает сообщение только та АС, которой оно адресовано. Шинная топология – одна из наиболее простых. Она позволяет легко наращивать и управлять сетью ЭВМ, является наиболее устойчивой к возможным неисправностям отдельных абонентских систем. Недостатком шинной топологии является полный выход из стоя сети при нарушении целостности моноканала. В полносвязной сети (рис. 2.2 г) информация может передаваться между всеми АС по собственным каналам связи. Такое построение сети требует больного числа соединительных линий связи. Оно эффективно для малых сетей с небольшим количеством центров обработки, работающих с полной загрузкой каналов связи. В сетях с древовидной топологией (рис. 2.2 д) реализуется объединение нескольких более простых сетей с шинной топологией. Каждая ветвь дерева представляет собой сегмент. Отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных сегментов. Топология крупных сетей обычно представляет собой комбинации нескольких топологических решений. Примером такой сети может служить сеть со смешанной радиально – кольцевой топологией, представленная на рис. 2.2 е. Правильный и рациональный выбор основных функциональных, технических и программных компонентов сетей ЭВМ, их топологической структуры оказывают непосредственное влияние на все технические характеристики и общую эффективность функционирования сетей ЭВМ в целом. Это особенно важно для вычислительных сетей военного назначения, предназначенных для обработки и передачи больших информационных массивов данных в условиях жесткого лимита времени и высоких требований к достоверности информации.