Физические среды передачи данных. Введение

1. Лекция №7 «Физические среды передачи данных»

ОП.11 Компьютерные сети

2. Введение

Более развитые сети помимо компьютеров конечных
пользователей (рабочих станций) включают специальные
выделенные компьютеры – серверы.
Сервер (от англ. server, обслуживающий):
Сервер
(аппаратное обеспечение) — компьютер
повышенной надёжности и производительности для
выполнения определённых задач
Сервер
(сеть) — узел сети, принимающий и
обрабатывающий запросы пользователей
Сервер (приложение) — приложение, принимающее
запросы от клиентов (в архитектуре клиент-сервер).
2

3. Введение

Сервер (аппаратное обеспечение) — специализированный
компьютер, направленный на обеспечение максимальной
защищенности, доступности и сохранности выполняемых задач.
Достигается это путем использования более современных
технологий и избыточностью с возможностью «горячей замены».
Основное предназначение серверов — предоставление ресурсов для
рабочих станций (пользователей).
Серверное оборудование, как правило, комплектуется более
надежными элементами:
памятью с повышенной устойчивостью к сбоям.
резервированием, в том числе:
блоков питания (в том числе с горячим подключением)
жестких дисков (в том числе с горячими подключением и
заменой).
более продуманным охлаждением (функцией)
33

4. Серверные стойки

44

5. Введение

Сервер – это ЭВМ, выполняющая в сети особые функции
обслуживания остальных компьютеров сети – рабочих
станций.
Существуют разные виды серверов:
файловые,
телекоммуникационные серверы,
серверы баз данных,
серверы для проведения математических расчетов,
игровые серверы,
и др.
55

6. Введение. Архитектура «клиент-сервер».

Технология обработки информации «клиент – сервер»
предполагает глубокое разделение функций компьютеров
в сети.
В функции «клиента» входит:
предоставление
пользовательского
интерфейса,
ориентированного на определенные производственные
обязанности и полномочия пользователя;
формирование запросов к серверу, причем не обязательно
информируя об этом пользователя;
анализ ответов сервера на запросы и предъявление их
пользователю.
6

7. Введение. Архитектура «клиент-сервер»

Основная функция сервера – выполнение специфических
действий по запросам клиента, при этом сам сервер не
инициирует никаких взаимодействий с клиентом.
Если сервер, к которому обратился клиент, не в состоянии
решить задачу из-за нехватки ресурсов, то в идеале он сам
находит другой, более мощный, сервер и передает задачу
ему, становясь, в свою очередь, клиентом, но не
информируя об этом без нужды начального клиента.
При этом «клиент» вовсе не есть выносной терминал
сервера. Клиентом может быть весьма мощный
компьютер, который в силу своих возможностей решает
задачи самостоятельно.
7

8. Локальные сети

9. Аппаратные средства

Локальные сети (ЛС ЭВМ) объединяют относительно
небольшое число компьютеров (обычно от 10 до 100) в
пределах одного помещения (учебный компьютерный
класс), здания или университета.
Традиционное название – локальная вычислительная сеть
(ЛВС) - скорее дань тем временам, когда сети в основном
использовались для решения вычислительных задач;
сегодня же в 99% случаев речь идет исключительно об
обмене информацией в виде текстов, графических и
видео-образов, числовых массивов.
Полезность ЛС объясняется тем, что от 60% до 90%
необходимой учреждению информации циркулирует
внутри него, не нуждаясь в выходе наружу.
9

10. Аппаратные средства (2)

Большое влияние на развитие ЛС оказало создание
автоматизированных систем управления предприятиями
(АСУ).
АСУ включают:
несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ),
измерительных комплексов,
пунктов управления.
Другое важнейшее поле деятельности, в котором ЛС
доказали свою эффективность – создание классов учебной
вычислительной техники (КУВТ).
10
10

11. Аппаратные средства. Характеристики ЛС.

Характерная особенность ЛС – наличие связывающего всех
абонентов высокоскоростного канала связи для передачи
информации в цифровом виде. Существуют проводные и
беспроводные (радио) каналы.
Параметры (характеристики) ЛС:
скорости передачи данных;
максимальная длина линии;
помехозащищенности;
механической прочности;
удобства и простоты монтажа;
стоимость.
11

12. Аппаратные средства. Характеристики ЛС.

В настоящее время обычно применяют четыре типа сетевых
кабелей:
коаксиальный кабель;
незащищенная витая пара;
защищенная витая пара;
волоконно-оптический кабель;
беспроводная связь на радиоволнах СВЧ.
12

13. Коаксиальный кабель

Коаксиа́льный ка́бель (от лат. co — совместно и axis —
ось, то есть «соосный») — вид электрического кабеля.
Состоит из двух цилиндрических проводников, соосно
вставленных один в другой.
Чаще всего используется центральный медный проводник,
покрытый пластиковым изолирующим материалом,
поверх которого идёт второй проводник — медная
оплётка или алюминиевая фольга с оплёткой из медных
луженых проволок.
Современный телевизионный коаксиальный кабель имеет
внутренний проводник из омедненной стали, внутренний
диэлектрик из вспенненного полиэтилена и экранирование
фольгой и стальной оплеткой.
13
13

14. Коаксиальный кабель

14
14

15. Коаксиальный кабель

A-внешняя пластиковая оболочка
B-медная оплётка C-внутренний пластиковый изолятор
D-центральный проводник
15
15

16. Коаксиальный кабель. Тонкий Ethernet.

Был наиболее распространённым кабелем для построения
локальных сетей.
Диаметр примерно 6 миллиметров и значительная гибкость
позволяли ему быть проложенным практически в любых
местах. Кабели соединялись друг с другом и с сетевой
платой в компьютере при помощи Т-коннектора BNC.
Между собой кабели могли соединяться с помощью Iконнектора BNC. На обоих концах сегмента должны быть
установлены терминаторы.
Поддерживает передачу данных до 10 Мбит/с на расстояние
до 185 метров.
16
16

17.

17
17

18. Коаксиальный кабель. Толстый Ethernet.

Более толстый, по сравнению с предыдущим кабель — около
12 миллиметров в диаметре, имел более толстый
центральный проводник. Плохо гнулся и имел
значительную стоимость.
Кроме того в присоединении к компьютеру были некоторые
сложности. За счёт более толстого проводника передачу
данных можно было осуществлять на расстояние до 500
метров со скоростью 10 Мбит/с.
Однако сложность и дороговизна установки не дали этому
кабелю такого широкого распространения, как RG-58.
Исторически фирменный кабель RG-8 имел жёлтую
окраску, и поэтому иногда можно встретить название
«Жёлтый Ethernet».
18
18

19. Витая пара

Вита́я па́ра (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет
собой одну или несколько пар изолированных проводников,
скрученных между собой (с небольшим числом витков на
единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Свивание проводников производится с целью повышения связи
проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково
влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения
электромагнитных помех от внешних источников, а также
взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов.
Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического
сближения проводников различных пар) в кабелях UTP
категории 5 и выше провода пары свиваются с различным
шагом.
19
19

20. Витая пара

В зависимости от наличия защиты — электрически заземлённой медной
оплетки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар,
определяют разновидности данной технологии:
незащищенная витая пара (UTP — Unshielded twisted pair) - какиелибо защита или экранирование отсутствуют;
фольгированная витая пара (FTP — Foiled twisted pair) — также
известна как S/UTP присутствует один общий внешний экран;
защищенная витая пара (STP — Shielded twisted pair) — присутствует
экран для каждой пары;
фольгированная экранированная витая пара (S/FTP — Shielded Foiled
twisted pair) — отличается от FTP наличием дополнительного
внешнего экрана из медной оплетки;
защищенная экранированная витая пара (S/STP — Screened shielded
twisted pair) — отличается от STP наличием дополнительного общего
внешнего экрана.
20
20

21. Витая пара

Существует несколько категорий кабеля витая пара, которые
нумеруются от CAT1 до CAT7 и определяют
эффективный пропускаемый частотный диапазон.
Кабель более высокой категории обычно содержит больше
пар проводов и каждая пара имеет больше витков на
единицу длины. Категории неэкранированной витой пары
описываются в стандарте EIA/TIA 568 (Американский
стандарт проводки в коммерческих зданиях).
21
21

22. Витая пара

Витая пара категории 7
Витая пара категории 6
22
22

23. Витая пара

Для организации учебных ЛС чаще всего используется витая
пара, как самая дешевая, поскольку требования к скорости
передачи данных и длине линий не являются критическими.
Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛС требуются
адаптеры сети (или, как их иногда называют, сетевые платы).
Самыми известными являются адаптеры следующих трех
типов:
ArcNet;
Token Ring;
Ethernet.
Адаптер сети вставляется непосредственно в свободный слот
материнской платы персонального компьютера и к нему на
задней панели системного блока подключается линия связи ЛС.
Адаптер, в зависимости от своего типа, реализует ту или иную
стратегию доступа от одного компьютера к другому.
23
23

24. Витая пара

Существует 2 схемы обжимки кабеля: прямой кабель и
перекрёстный (кросс-овер) кабель.
Первая схема используется для соединения компьютера со
свитчем/хабом, вторая для соединения 2 компьютеров
напрямую и для соединения некоторых старых моделей
хабов/свитчей (uplink порт).
24
24

25. Витая пара

Коннектор 8P8C
1
====
====
1 зелёно-белый
2
====
====
2 зелёный
3
====
====
3 оранжево-белый
4
====
====
4 синий
5
====
====
5 сине-белый
6
====
====
6 оранжевый
7
====
====
7 коричнево-белый
8
====
====
8 коричневый
Схема обжимки
Вариант по стандарту EIA/TIA-568A
Обжимной инструмент (кримпер)
25
25

26. Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС) представляет
собой волоконно-оптическую систему, состоящую из
элементов кабельной техники, предназначенных для
передачи оптического сигнала по оптоволоконному
кабелю.
Элементы ВОЛС
оптический кабель — представляет собой жилы
оптоволокна, заключённые для защиты в оплётку;
лазер — для формирования первоначального оптического
сигнала с целью его последующей передачи по кабелю;
датчики
— для приёма сигнала на концах
оптоволоконного кабеля.
26
26

27. Волоконно-оптический кабель

Связка оптоволокна.
Теоретически, использование
передовых технологий, таких как
оптоволокно, со скромным
количеством волокон, которое
представлено здесь, может дать
достаточную пропускную
способность, с помощью которой
легко было бы передать всю
необходимую информацию, в
которой нуждается вся планета
(около 100 терабит в секунду в
одном оптоволокне).
27
27

28.

Волоконно-оптический кабель
Состоят из центрального проводника света (сердцевины)
стеклянного волокна, окруженного другим слоем стекла оболочкой, обладающей меньшим показателем преломления,
чем сердцевина.
При распространении лучи света не выходят за ее
пределы, отражаясь от покрывающего слоя оболочки.
28
28

29. Волоконно-оптический кабель

Оптоволоконная связь — средство связи на больших
расстояниях, построенная на основе волоконнооптических линий связи. Представляет собой связь между
источником оптического излучения (полупроводниковым
лазером или светодиодом) и приёмником (фотодиодом)
через оптическое волокно.
Скорость передачи данных может измеряться сотнями
гигабит в секунду.
Применяется:
высокоскоростной доступ в Интернет;
услуги телефонной связи;
услуги телевизионного приёма.
29
29

30. Конфигурации локальных сетей и организация обмена информацией

31. Локальные сети. Сервера.

В
крупных сетях с большим числом компьютеров
оказывается целесообразным выделять один (или
несколько) мощных компьютеров для обслуживания
потребностей сети (хранение и передачу данных, печать
на сетевом принтере).
Такие выделенные компьютеры называют серверами; они
работают под управлением сетевой операционной
системы. В качестве сервера обычно используется
высокопроизводительный компьютер с большим ОЗУ и
винчестером (или даже несколькими винчестерами)
большой емкости. Клавиатура и дисплей для сервера сети
не обязательны, поскольку они используются очень редко
(для настройки сетевой ОС).
31
31

32. Локальные сети. Рабочие станции.

Все остальные компьютеры называются рабочими
станциями.
Рабочие станции могут не иметь винчестерских дисков или
даже дисководов вовсе. Такие рабочие станции называют
бездисковыми. Первичная загрузка ОС на бездисковые
рабочие станции происходит по локальной сети с
использованием специально устанавливаемых на сетевые
адаптеры рабочих станций микросхем ПЗУ, хранящих
программу начальной загрузки.
32
32