Сетевое телекоммуникационное аппаратное обеспечение

При подсоединении компьютеров к линиям связи, используемым для обмена данными между компьютерами, применяют специальные устройство – модем.

Модем (акроним, составленный из слов мо дулятор и дем одулятор; modem – MOD ulation / DEM odulation) – устройство, применяющееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации, и выполняющее функцию модуляции и демодуляции этого сигнала.

Модулятор в модеме осуществляет модуляцию несущего сигнала, то есть изменяет его характеристики в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор – осуществляет обратный процесс. Модем выполняет функцию оконечного оборудования линии связи. Само формирование данных для передачи и обработки принимаемых данных осуществляет, так называемое, терминальное оборудование (в его роли может выступать и персональный компьютер).

Одна из важных характеристик модема – скорость передачи данных. Ее можно определять числом модуляций сигнала в секунду и измерять в бодах. Но можно говорить о скорости как о количестве передаваемых в единицу времени сигналах – битов в секунду (бит/с, или bps). Для соединения модема с ЭВМ используется стандартный последовательный порт связи, который имеется у каждого компьютера.

На скорость передачи данных влияет также выбор линий связи. Так, при использовании коммутируемых, обычных телефонных, линий, когда модем подключен параллельно к телефонному аппарату, скорость передачи данных составляет всего несколько тысяч бод.

При выделенных линиях связи (предназначенных только для компьютерной связи) скорость передачи данных увеличивается до нескольких десятков тысяч бод. Такие линии связи выгодны при передаче больших объемов информации или срочной передачи данных. Так, система резервирования и продажи авиабилетов действует при выделенных линиях связи.

Применение спутниковой связи и каналов цифровой информации повышает пропускную способность до сотен миллионов килобод.

Схема работы модема приведена на рисунке. На передающей стороне модем преобразует цифровые сигналы, идущие от компьютера, в аналоговые, которые можно передавать по линии. На принимающей стороне модем выполняет преобразование аналоговых сигналов в цифровые, понятные принимающему компьютеру, сигналы.

Рис. 5.3. Схема работы модема

По исполнению модемы бывают внешними (internal) и внутренними (external). Внешний модем представляет собой небольшую коробочку, на передней панели которого расположен блок индикаторов работы устройства. На задней панели находятся два гнезда.

Поток данных, передающийся через канал связи, называется сетевым трафиком (network traffic). К сетевому оборудованию относятся устройства, обеспечивающие передачу и прием сетевого трафика, а также связь одних телекоммуникационных систем с другими. Основные устройства, входящие в данную группу – это модемы, сетевые адаптеры, концентраторы, репитеры, мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Сетевой адаптер – это устройство, с помощью которого компьютер, работающий в сети, может передавать и получать данные. Существует несколько видов сетевых адаптеров, самыми распространенными из которых являются сетевые карты (network cards).

При создании крупных сетей часто приходится прокладывать кабель на большие расстояния. При этом нужно учитывать, что в длинном сегменте кабеля может произойти затухание (signal damping), т.е., искажение формы сигнала, что влечет искажение передаваемой информации. Чтобы этого не происходило, применяют повторители. Повторитель (репитер от англ. repeater) – устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию (восстановление формы) сигнала без изменения его информативности. Повторитель не только копирует или повторяет принимаемые сигналы, но и восстанавливает характеристики сигнала: усиливает сигнал и уменьшает помехи.

В некоторых видах сетей (например, на основе витой пары) необходимо применять согласующие устройства, которые связывают все компьютеры с сетевыми адаптерами в один узел и осуществляют передачу данных в пределах этого узла. К таким устройствам относятся концентраторы (hubs).

Часто бывает необходимо соединить между собой две или несколько сетей. Для этих целей применяют мосты, маршрутизаторы и шлюзы.

Одной из проблем больших сетей является напряженный сетевой трафик (поток сообщений в сети). Эта проблема может решаться следующим образом. Компьютерная сеть делится на сегменты. Передача сообщений из сегмента в сегмент осуществляется только целенаправленно, если абонент одного сегмента передает сообщение абоненту другого сегмента.

Мост (bridge) – это устройство, соединяющее две или несколько сетей одного типа. Мост является устройством, ограничивающим движение по сети и не позволяющим сообщениям попадать из одной сети в другую без подтверждения права на переход.По своему действию мосты похожи на репитеры, но в отличие от последних, могу фильтровать данные, то есть передавать в другие сегменты или сети только часть трафика, что снижает нагрузку каналов связи.

Мосты бывают локальные и удаленные. Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы. Удаленные мосты соединяют сети, разнесенные территориально, с использованием каналов связи и модемов.

Локальные мосты, в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние. Внутренние мосты обычно располагаются на одном компьютере и совмещают функцию моста с функцией абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной сетевой платы.

Внешние мосты предусматривают использование отдельного компьютера со специальным программным обеспечением.

Маршрутизаторы (routers) служат для организации связи между сетями разного типа и передачи данных по оптимальным маршрутам. Маршрутизатор – это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Это, по сути, тот же мост, но имеющий свой сетевой адрес. Используя возможности адресации маршрутизаторов, узлы в сети могут посылать маршрутизатору сообщения, предназначенные для другой сети. Для поиска лучшего маршрута к любому адресату в сети используются таблицы маршрутизации. Эти таблицы могут быть статистическими и динамическими. При использовании статистической таблицы администратор сети должен вносить изменения в таблицу вручную. Динамическая таблица адаптируется к реальным условиям автоматически.

Чаще всего маршрутизатор – это специализированный компьютер, который имеет собственный процессор для расчета путей передачи данных, а также память для хранения базы данных маршрутов и характеристик каналов связи. По сравнению с мостом маршрутизатор обеспечивает больший контроль над путями и большую защиту передаваемых данных, однако установить, настроить и эксплуатировать его гораздо сложнее.

Шлюз (gateway) – специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия, и выполняющий преобразование передаваемых данных из одного формата в другой. Шлюз может быть программным (например, шлюз электронной почты) или аппаратным, например, для связи сети на основе витой пары с сетью на базе волоконной оптики. Шлюз преобразует форму представления и форматы данных при передачи их из одного сегмента сети в другой. Шлюз осуществляет свои функции на уровне выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей среды, но зависит от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразования между протоколами. С помощью шлюзов можно подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также к глобальной вычислительной сети.

Любой компьютер, подключенный к телекоммуникационной сети, называется хостом (host).