Деятельность человека всегда была связана с передачей информации. Древний способ передачи - письмо, отправленное с гонцом. Разговаривая, мы передаем друг другу информацию. Человечество придумало много устройств для быстрой передачи информации: телеграф, радио, телефон, телевизор. К числу устройств, передающих информацию с большой скоростью, относятся электронные вычислительные машины, хотя правильнее было бы сказать телекоммуникационные сети.
В передаче участвуют две стороны:
источник - тот, кто передает информацию,
приемник - тот, кто ее получает.
Очень часто при передаче информации возникают помехи. И тогда информация от источника к приемнику поступает в искаженном виде. Ошибки, возникающие при передаче информации, бывают 3-х видов:
часть правильной информации заменяется на неправильную;
к передаваемой информации добавляются лишние, посторонние сообщения;
часть информации при передаче пропадает.
Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
В процессе передачи информация может теряться, искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи по радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передаче в телеграфе. Эти помехи (шумы) искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации, - криптология.
На протяжении ХХ века сменялось множество способов обмена информацией. Если в XIX веке носителем информации была бумага, а средством передачи была почтовая служба, то в ХХ веке информация стала передаваться гораздо быстрее с помощью телеграфа, в голосовой форме обмениваться информацией можно по телефону, радио и телевидение призваны только для получения человеком информации. В наши дни есть огромное количество способов передачи информации, причем в любой форме. Телефонные линии до сих пор остаются самым удобным средством передачи информации, но теперь ими обслуживаются не только телефоны, но и самое большое достижение процесса информатизации – Internet, содержащий большую часть информации со всей планеты.
Компьютер – это самое популярное средство для обработки, хранения и передачи информации и по сей день, но так как в наши дни информации становится все больше, то и компьютеры претерпевают значительные изменения. Для удобства пользователей стали выпускаться, переносные и карманные компьютеры, подключенные к глобальной информационной сети Internet, чтобы пользователь мог получить необходимую информацию в любом месте, в удобное для него время.
Но так как потоки информации только увеличиваются то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления. Существует множество компаний и корпораций, специализирующихся на разработках программного обеспечения, операционных систем, усовершенствовании и разработке новых более совершенных компьютеров, приспособлений для ввода и вывода информации, аксессуаров для удобства обращения с компьютером и ускорения обработки информации.
Что касается самой информации, то до сих пор одним из наиболее важных способов ее передачи между людьми служит документ. Информация, содержащаяся в документе, может быть предоставлена в различных формах, большая часть из которых отображается на различных носителях. Текст, графика, видео, аудио – все может быть передано, показано, распространено и обработано в виде цифрового файла документа.
Есть виды весьма важных бумажных документов, у которых может не быть электронного двойника.
1. это архивная информация.
2. чертежи выпускаемых изделий, разработанные без применения средств автоматизации
3. документы ваших партнеров по бизнесу.
Перенос большей части производственного процесса, в котором появляются новые разработки, идеи, требующие разработки на специальных программах, которые в свою очередь тоже совершенствуются и занимают в компьютере все больше дискового пространства, ставит задачу – увеличение того самого дискового пространства, оперативной памяти, нового программного обеспечения. Это подталкивает компьютерные корпорации на все новые разработки, например, в области обмена большим количеством данных между компьютерами, не подключенными к сети.
Во всех этих случаях идет одностороннее получение информации, то есть пользователь получает необходимую информацию, считывая ее с носителя. А можно ли обмениваться электронной информацией (текстовыми документами, чертежами, рисунками, аудио- и видеодокументами) в двустороннем порядке? Конечно, можно, если ваш компьютер подключен к глобальной сети Internet и имеет необходимое оборудование и программное обеспечение.
Видеоконференции Internet – очень экономичная альтернатива традиционным фирменным системам, но для их проведения нужны каналы связи с более высокой пропускной способностью, нежели для телефонных переговоров в Internet, поэтому они привлекают внимание, прежде всего, пользователей из делового мира.
В изделиях для совместной работы через Internet реализовано множество интерактивных технологий, которые позволяют организовать тесное взаимодействие и обмен информацией между членами импровизированных рабочих групп. Несколько пользователей могут совместно работать с одной прикладной программой, обсуждать возникающие идеи, дискутировать и обмениваться файлами.
Но, несмотря на то – большая ли это корпорация или маленькая фирма, появилась новая проблема – проблема безопасности сети.
За последние годы тысячи компаний обзавелись узлами Web, а их служащие получили доступ к электронной почте и программам просмотра Internet. В результате у любого постороннего лица с элементарными познаниями в области сетевых технологий и недобрыми намерениями появился способ для проникновения во внутренние системы и сетевые устройства компании: через канал связи Internet. Попав внутрь, «взломщик» найдет способ получить интересующую его информацию; разрушить, изменить или похитить данные. Даже самая широко используемая служба Internet, электронная почта, изначально уязвимы: любой человек, имеющий анализатор протоколов, доступ к маршрутизаторам и другим сетевым устройствам, участвующим в обработке электронной почты на пути ее следования из одной сети в другую через Internet, может прочитать, изменить и стереть информацию вашего сообщения, если не приняты специальные меры обеспечения безопасности.
Изготовители сетевых средств защиты информации быстро откликнулись на потребности Internet, адаптировав существующие технологии аутентификации и шифрования для каналов связи Internet и разработав новые защитные продукты.
Передача информации происходит от источника к получателю (приемнику) информации. Источником информации может быть все, что угодно: любой объект или явление живой или неживой природы. Процесс передачи информации протекает в некоторой материальной среде, разделяющей источника и получателя информации, которая называется каналом передачи информации. Информация передается через канал в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков, которые называются сообщением . Получатель информации - это объект, принимающий сообщение, в результате чего происходят определенные изменения его состояния. Все сказанное выше схематически изображено на рисунке.
Передача информации
Человек получает информацию от всего, что его окружает, посредством органов чувств: слуха, зрения, обоняния, осязания, вкуса. Наибольший объем информации человек получает через слух и зрение. На слух воспринимаются звуковые сообщения - акустические сигналы в сплошной среде (чаще всего - в воздухе). Зрение воспринимает световые сигналы, переносящие изображение объектов.
Не всякое сообщение информативно для человека. Например, сообщение на непонятном языке хотя и передается человеку, но не содержит для него информации и не может вызвать адекватных изменений его состояния.
Информационный канал может иметь либо естественную природу (атмосферный воздух, через который переносятся звуковые волны, солнечный свет, отраженный от наблюдаемых объектов), либо быть искусственно созданным. В последнем случае речь идет о технических средствах связи.
Технические системы передачи информации
Первым техническим средством передачи информации на расстояние стал телеграф, изобретенный в 1837 году американцем Сэмюэлем Морзе. В 1876 году американец А.Белл изобретает телефон. На основании открытия немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных волн (1886 г.), А.С. Поповым в России в 1895 году и почти одновременно с ним в 1896 году Г.Маркони в Италии, было изобретено радио. Телевидение и Интернет появились в ХХ веке.
Все перечисленные технические способы информационной связи основаны на передаче на расстояние физического (электрического или электромагнитного) сигнала и подчиняются некоторым общим законам. Исследованием этих законов занимается теория связи , возникшая в 1920-х годах. Математический аппарат теории связи - математическую теорию связи , разработал американский ученый Клод Шеннон.
Клод Элвуд Шеннон (1916–2001), США
Клодом Шенноном была предложена модель процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная схемой.
Техническая система передачи информации
Под кодированием здесь понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. Декодирование - обратное преобразование сигнальной последовательности .
Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством - микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов, через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека - приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.
Современные компьютерные системы передачи информации - компьютерные сети, работают по тому же принципу. Есть процесс кодирования, преобразующий двоичный компьютерный код в физический сигнал того типа, который передается по каналу связи. Декодирование заключается в обратном преобразовании передаваемого сигнала в компьютерный код. Например, при использовании телефонных линий в компьютерных сетях функции кодирования-декодирования выполняет прибор, который называется модемом.
Пропускная способность канала и скорость передачи информации
Разработчикам технических систем передачи информации приходится решать две взаимосвязанные задачи: как обеспечить наибольшую скорость передачи информации и как уменьшить потери информации при передаче. Клод Шеннон был первым ученым, взявшимся за решение этих задач и создавшим новую для того времени науку - теорию информации .
К.Шеннон определил способ измерения количества информации, передаваемой по каналам связи. Им было введено понятие пропускной способности канала , как максимально возможной скорости передачи информации. Эта скорость измеряется в битах в секунду (а также килобитах в секунду, мегабитах в секунду).
Пропускная способность канала связи зависит от его технической реализации. Например, в компьютерных сетях используются следующие средства связи:
Телефонные линии,
Электрическая кабельная связь,
Оптоволоконная кабельная связь,
Радиосвязь.
Пропускная способность телефонных линий - десятки, сотни Кбит/с; пропускная способность оптоволоконных линий и линий радиосвязи измеряется десятками и сотнями Мбит/с.
Шум, защита от шума
Термином “шум” называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи прежде всего возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемых по одним и тем же каналам. Иногда, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей.
Наличие шума приводит к потере передаваемой информации. В таких случаях необходима защита от шума.
В первую очередь применяются технические способы защиты каналов связи от воздействия шумов. Например, использование экранированного кабеля вместо “голого” провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума, и пр.
Клодом Шенноном была разработана теория кодирования , дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным . За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то, повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.
Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и удорожанию связи. Теория кодирования позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально возможной, а достоверность принятой информации - максимальной.
В современных системах цифровой связи для борьбы с потерей информации при передаче часто применяется следующий прием. Все сообщение разбивается на порции - пакеты . Для каждого пакета вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным пакетом. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого пакета и, если она не совпадает с первоначальной суммой, передача данного пакета повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.
Рассматривая передачу информации в пропедевтическом и базовом курсах информатики, прежде всего следует обсудить эту тему с позиции человека как получателя информации. Способность к получению информации из окружающего мира - важнейшее условие существования человека. Органы чувств человека - это информационные каналы человеческого организма, осуществляющее связь человека с внешней средой. По этому признаку информацию делят на зрительную, звуковую, обонятельную, тактильную, вкусовую. Обоснование того факта, что вкус, обоняние и осязание несут человеку информацию, заключается в следующем: мы помним запахи знакомых объектов, вкус знакомой пищи, на ощупь узнаем знакомые предметы. А содержимое нашей памяти - это сохраненная информация.
Следует рассказать ученикам, что в мире животных информационная роль органов чувств отличается от человеческой. Важную информационную функцию для животных выполняет обоняние. Обостренное обоняние служебных собак используется правоохранительными органами для поиска преступников, обнаружения наркотиков и пр. Зрительное и звуковое восприятие животных отличается от человеческого. Например, известно, что летучие мыши слышат ультразвук, а кошки видят в темноте (с точки зрения человека).
В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.
При изучении информатики в старших классах следует познакомить учеников с основными положениями технической теории связи: понятия кодирование, декодирование, скорость передачи информации, пропускная способность канала, шум, защита от шума. Эти вопросы могут быть рассмотрены в рамках темы “Технические средства компьютерных сетей”.
Во все времена люди стремились к обмену новостями (информацией). Сначала общение между людьми было при помощи воспроизведения отдельных нечленораздельных звуков, жестов, мимики.. Затем появилась и постепенно развилась человеческая речь (как способ передачи сообщений).
Но в древности наши предки могли общаться даже посредством криков на расстоянии в нескольких сот метров. Чтобы увеличить это расстояние (дальность передачи информации, или дальность связи, как говорим мы теперь), им приходилось изобретать разнообразные методы, способы и средства передачи сообщений.
В VI веке до н.э. в Персии на высоких башнях стояли обученные рабы, воины со звучными голосами и криком передавали информацию, сообщения от одной башни к другой.
В древнее времена в боевых условиях многие военноначальники, чтобы передавать сообщения, приказы на позициях, часто выстраивали "живой телефон" из воинов, которые перекрикивали по цепочке эти приказы.
Способы передачи сообщений были придуманы много. Часто сообщения передавались условными знаками, руками, флажками и др., если расстояние между воинами были видимыми глазом.
В Древнем Китае, татары, монголы пользовались гонгами. Аборигены Америки и Африки пользовались деревянными выдолбленными или выжженными из стволов деревьев барабаны с круглыми или щелевыми отверстиями -- так называемые тамтамы. По таким тамтамам (барабанам), длина которых достигала четырех метров, ударяли специальными палочками, изготовленные из твердого дерева, "железного дерева". Ударяя с разной силой по разным местам барабана, то быстрее, то медленнее, сигнальщики умудрялись извлекать из тамтама звуки разного тона.
Звук от тамтама слышался за несколько километров. Комбинируя эти звуки, можно было передавать сообщения с достаточной быстротой скоростью и на значительные расстояния.
Тамтамы имело каждое племя. Услышав сигнал соседей, дежурный барабанщик, как современный телеграфист, телефонист или радист, обязан был немедленно передать его дальше. Звуковая сигнализация, как способ передачи сообщений, в Африке сохранялась многие столетия. Звуки туземных барабанов слышали и английский путешественник Давид Ливингстон, исследовавший Центральную и Южную Африку в середине XIX века, и американский журналист Генри Стенли, отправившийся в Африку на поиски исчезнувшего Ливингстона.
Во время колониальных войн в Африке, например итало-эфиопской 90-х годов XIX века и англо-бурской 1899--1902 гг., благодаря "барабанному телеграфу" сведения о передвижениях войск захватчиков и другие военные известия быстро распространялись по всей территории, опережая официальные донесения курьеров, и умело использовались африканскими военачальниками.
Средствами звуковой сигнализации являлись также рожки, трубы, колокола, а после изобретения пороха -- выстрелы из ружей или из пушек.
В Москве колокольным звоном извещали не только о возникновении пожара, но и указывали, в какую часть города спешить пожарным. "Буде загорится в Кремле, бить в три набата в оба края и по скору, загорится в Земляном городе -- бить в набат на Тайнинской башне в один край". С колоколен на холмах необъятных российских просторов летели на десятки километров от села до села вести призыва, торжества или печали. По мере развития человеческого общества звуковую сигнализацию, как способ передачи сообщений, постепенно оттесняла более совершенная -- световая. Свет распространяется в миллион раз быстрее звука. Скорость звука в воздухе при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении - 331 м/с, а скорость света - почти 300000 км/с. При отдаленной грозе сначала мы видим молнию, а потом слышим гром, так как свет доходит до нас быстрее, чем звук.
Деятельность человека всегда была связана с передачей информации. Древний способ передачи - письмо, отправленное с гонцом. Разговаривая, мы передаем друг другу информацию. Человечество придумало много устройств для быстрой передачи информации: телеграф, радио, телефон, телевизор. К числу устройств, передающих информацию с большой скоростью, относятся электронные вычислительные машины, хотя правильнее было бы сказать телекоммуникационные сети.
В передаче участвуют две стороны:
источник - тот, кто передает информацию,
приемник - тот, кто ее получает.
Очень часто при передаче информации возникают помехи. И тогда информация от источника к приемнику поступает в искаженном виде. Ошибки, возникающие при передаче информации, бывают 3-х видов:
часть правильной информации заменяется на неправильную;
к передаваемой информации добавляются лишние, посторонние сообщения;
часть информации при передаче пропадает.
Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в сигнал.
Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
В процессе передачи информация может теряться, искажаться: искажение звука в телефоне, атмосферные помехи по радио, искажение или затемнение изображения в телевидении, ошибки при передаче в телеграфе. Эти помехи (шумы) искажают информацию. К счастью, существует наука, разрабатывающая способы защиты информации, - криптология.
На протяжении ХХ века сменялось множество способов обмена информацией. Если в XIX веке носителем информации была бумага, а средством передачи была почтовая служба, то в ХХ веке информация стала передаваться гораздо быстрее с помощью телеграфа, в голосовой форме обмениваться информацией можно по телефону, радио и телевидение призваны только для получения человеком информации. В наши дни есть огромное количество способов передачи информации, причем в любой форме. Телефонные линии до сих пор остаются самым удобным средством передачи информации, но теперь ими обслуживаются не только телефоны, но и самое большое достижение процесса информатизации - Internet, содержащий большую часть информации со всей планеты.
Компьютер - это самое популярное средство для обработки, хранения и передачи информации и по сей день, но так как в наши дни информации становится все больше, то и компьютеры претерпевают значительные изменения.
Для удобства пользователей стали выпускаться, переносные и карманные компьютеры, подключенные к глобальной информационной сети Internet, чтобы пользователь мог получить необходимую информацию в любом месте, в удобное для него время.
Но так как потоки информации только увеличиваются то для ее создания, обработки, хранения и передачи необходимо разрабатывать все новые и новые средства и приспособления. Существует множество компаний и корпораций, специализирующихся на разработках программного обеспечения, операционных систем, усовершенствовании и разработке новых более совершенных компьютеров, приспособлений для ввода и вывода информации, аксессуаров для удобства обращения с компьютером и ускорения обработки информации.
Что касается самой информации, то до сих пор одним из наиболее важных способов ее передачи между людьми служит документ. Информация, содержащаяся в документе, может быть предоставлена в различных формах, большая часть из которых отображается на различных носителях. Текст, графика, видео, аудио - все может быть передано, показано, распространено и обработано в виде цифрового файла документа.
Есть виды весьма важных бумажных документов, у которых может не быть электронного двойника.
- 1. это архивная информация.
- 2. чертежи выпускаемых изделий, разработанные без применения средств автоматизации
- 3. документы ваших партнеров по бизнесу.
Перенос большей части производственного процесса, в котором появляются новые разработки, идеи, требующие разработки на специальных программах, которые в свою очередь тоже совершенствуются и занимают в компьютере все больше дискового пространства, ставит задачу - увеличение того самого дискового пространства, оперативной памяти, нового программного обеспечения. Это подталкивает компьютерные корпорации на все новые разработки, например, в области обмена большим количеством данных между компьютерами, не подключенными к сети.
Во всех этих случаях идет одностороннее получение информации, то есть пользователь получает необходимую информацию, считывая ее с носителя. А можно ли обмениваться электронной информацией (текстовыми документами, чертежами, рисунками, аудио- и видеодокументами) в двустороннем порядке? Конечно, можно, если ваш компьютер подключен к глобальной сети Internet и имеет необходимое оборудование и программное обеспечение.
Видеоконференции Internet - очень экономичная альтернатива традиционным фирменным системам, но для их проведения нужны каналы связи с более высокой пропускной способностью, нежели для телефонных переговоров в Internet, поэтому они привлекают внимание, прежде всего, пользователей из делового мира.
В изделиях для совместной работы через Internet реализовано множество интерактивных технологий, которые позволяют организовать тесное взаимодействие и обмен информацией между членами импровизированных рабочих групп. Несколько пользователей могут совместно работать с одной прикладной программой, обсуждать возникающие идеи, дискутировать и обмениваться файлами
Но, несмотря на то - большая ли это корпорация или маленькая фирма, появилась новая проблема - проблема безопасности сети.
За последние годы тысячи компаний обзавелись узлами Web, а их служащие получили доступ к электронной почте и программам просмотра Internet. В результате у любого постороннего лица с элементарными познаниями в области сетевых технологий и недобрыми намерениями появился способ для проникновения во внутренние системы и сетевые устройства компании: через канал связи Internet. Попав внутрь, «взломщик» найдет способ получить интересующую его информацию; разрушить, изменить или похитить данные. Даже самая широко используемая служба Internet, электронная почта, изначально уязвимы: любой человек, имеющий анализатор протоколов, доступ к маршрутизаторам и другим сетевым устройствам, участвующим в обработке электронной почты на пути ее следования из одной сети в другую через Internet, может прочитать, изменить и стереть информацию вашего сообщения, если не приняты специальные меры обеспечения безопасности.
Изготовители сетевых средств защиты информации быстро откликнулись на потребности Internet, адаптировав существующие технологии аутентификации и шифрования для каналов связи Internet и разработав новые защитные продукты.
Процессы передачи или приема информации в вычислительных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т.е. один из процессов может начаться только после того, как получит данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными.
Процессы, в которых нет такой привязки, называются асинхронными.
При передаче информации по каналам связи сети используют так называемые информационные пакеты, которые включают:
Преамбулу — набор синхронизирующих битов, которые дают возможность принимающей стороне приготовиться к приему;
адресную часть, в которую записываются адреса передатчика и приемника,
служебную — вспомогательную часть,
информационную зону, в которой записывается передаваемая информация,
контрольную сумму, с помощью которой проверяется правильность приема пакета.
Рисунок Вид сетевого информационного пакета
Такой пакет информации называется Сетевым информационным пакетом.
Размер каждого поля в пакете варьируется в зависимости от параметров сети.
Например: адресное поле, длиной 3 бита позволяет адресовать только к 8-ми различным устройствам, а адресное поле в 16 бит – к 2 – 16 устройствам. Чем больше размер информационной зоны, тем лучше соотношение объема полезной и служебной информации в пакете. Однако при большом уровне помех в сети, предпочтительнее короткие информационные поля, т.к. снижается вероятность искажения информации.
При синхронной передаче информация передается блоками, которые обрамляются специальными управляющими символами. Синхронная передача – высокоскоростная и почти безошибочная. Она используется для обмена сообщениями между ЭВМ в вычислительных сетях. Синхронная передача требует дорогостоящего оборудования.
При асинхронной передаче данные передаются в канал связи как последовательность битов, из которой при приеме необходимо выделить байты для последующей их обработки. Для этого каждый байт ограничивается стартовым и стоповым битами, которые и позволяют произвести выделение их из потока передачи. Асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования и отвечает требованиям организации диалога в вычислительной сети при взаимодействии ЭВМ
Аппаратные средства сетей
Для создания сети необходима соответствующая аппаратура и линия (канал) связи. В частности на каждом компьютере сети должен быть установлен сетевой адаптер.
Сетевой адаптер (сетевая карта) запрограммирован на выполнение части базовых функций, связанных с передачей данных
Сетевой адаптер взаимодействует с процессором при помощи своих входов, которые идентифицируются с портами компьютера. Управляется сетевой адаптер командами, поступающими в порты, и далее сам формирует управляющие сообщения, передаваемые по каналам связи, например запросы к серверу. Сетевой адаптер принимает все сообщения, передаваемые по присоединенному каналу связи, и отбирает из них только те, которые адресованы данному компьютеру. Полученное сообщение хранится в буфере сетевого адаптера до тех пор, пока процессор не даст команду принять это сообщение. Если сообщение должно быть послано сетевым адаптером, оно ожидает своей очереди в специальном буфере до тех пор, пока не образуется перерыв в передаче данных по сети, после чего сообщение отправляется по каналу связи. Сетевой адаптер обеспечивает также проверку правильности передачи сообщения по сети и в случае неудачи повторяет сообщение.
Сетевой адаптер вставляется в слот расширения на материнской плате компьютера. Имеются материнские платы со встроенным сетевым адаптером. Сетевые адаптеры различаются производительностью (скоростью передачи данных) и соответственно стоимостью. Например, для сети с числом ПК до 50 обычно применяются недорогие адаптеры класса Ethernet.
В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных в которых является радиоканал. В подобных сетях компьютеры устанавливаются на небольших расстояниях друг от друга: в пределах одного или нескольких соседних помещений.
Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие – преобразовать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство – модем.
Модем–устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.
Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является канал связи, для организации которого используются:
- Сетевые кабели (обычно в пределах одного здания);
- Радиореле(беспроводная);
- Оптико-волоконные или телефонные кабели (в пределах города, региона);
- Спутниковая связь (в пределах стран, континентов, мира).
При построении ряда вычислительных сетей стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний.
Для выполнения функций коммутации используются специальные устройства – концентраторы.
Концентратор (HUB – хаб) –устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один путем частотного разделения. Коммутация – соединение.
Концентратор обеспечивает централизованное подключение и отключение компьютеров от сети. Он позволяет сохранять работоспособность сети при отключении или выходе из строя отдельных систем. Преимущества концентратора начинаются сказываться с ростом числа систем, включенных в сеть. (Симонович 2007 стр. 252)
Для увеличения протяженности сети используются специальные устройства – повторители. Повторитель (Repeater – репитор) – устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние. Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальные повторители позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м, а дистанционные – до 2000 м. (Макарова, 232)
Повторитель также используется, если требуется продублировать сигнал более чем в трех экземплярах, его необходимо одновременно усилить.
Используемые в сетях каналы связи могут иметь самые различные физические характеристики. Кабель для связи может быть узко- и широкочастотным: по узкочастотному кабелю может идти только один сигнал (одна частота), в широкочастотном — разные частоты служат для одновременной передачи нескольких сигналов. Широкополосная передача позволяет совмещать в одном канале передачу цифровых данных, изображения и звука, что является необходимым требованием современных мультимедиа. По оптоволоконному кабелю идет одновременно очень много сигналов, не мешающих друг другу.
Если передача по каналу связи может идти только в одном направлении, то такая связь называется симплексной.
Полудуплексный канал связи разрешает передачу в любом направлении, но в каждый момент времени в каком-либо одном.
Дуплексная связь – это постоянная передача в двух направлениях
(Макарова, стр. 211) Если все абоненты компьютерной сети ведут передачу данных по каналу на одной частоте, такой канал называется узкополосным (пропускает одну частоту). Узкополосный способ позволяет передавать только цифровую информацию, обеспечивает в каждый данный момент времени возможность использования передающей среды только двумя пользователями и допускает нормальную работу только на ограниченном расстоянии (1000 M). В тоже время этот способ передачи обеспечивает высокую скорость обмена данными – до 10 Мбит/с. Подавляющее большинство ЛВС использует узкополосную передачу.
Если каждый абонент работает на своей собственной частоте по одному каналу, то такой канал называется широкополосным (пропускает много частот). Использование широкополосных каналов позволяет экономить на их количестве, но усложняет процесс управления обменом данными.
Аналоговый способ передачи цифровых данных обеспечивает широкополосную передачу за счет использования в одном канале сигналов различных несущих частот.
Статьи к прочтению:
Способы передачи информации
