Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Факультет: «Автоматика и электроника»
Кафедра: «Микро- и наноэлектроника»
Конспект по теме
«О сетях в МИФИ 20 лет назад»
Подготовил: Гордеев В.В.
Группа: А4-11
Предмет: «Компьютерный практикум -13»
Преподаватель: доц. Лапшинский В.А.
Дата: 04.06.2013
Москва 2013
GordeevVV
E-mail: g.o.r21@mail.ru
Глоссарий
Компьютерная вычислительная сеть – это система рабочих станций (например, на базе персональных компьютеров), называемых узлами сети, взаимосвязанных между собой через каналы передачи данных, образующих среду передачи данных. Вычислительная сеть используется для обмена информацией в виде сообщений.
Витая пара – вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.
Модуляция – процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения).
Демодуляция – процесс, обратный модуляции колебаний, преобразование модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания с частотой модулирующего сигнала.
Сокращения
ПК – персональный компьютер
ЛВС – локальная вычислительная сеть
Аннотация
Данная статья посвящена передовым сетевым технологиям, которые использовались в 1995 году преимущественно в банковской сфере. Рассмотрены основные типы строения локальных вычислительных сетей, а также средства и методы передачи информации в сетях и некоторые аппаратно-программные средства ЛВС.
Введение
20 лет назад в Московском инженерно-физическом институте использовались современные для того времени сетевые технологии. В данном конспекте будут рассмотрены основные типы и особенности аппаратно-программных средств локальных вычислительных сетей, а также архитектура узлов сетей и некоторое сетевое оборудование, которое использовалось для организации сетей в девяностых годах прошлого века в МИФИ.
Пособие, по которому написан данный конспект было создано с целью описать банковские сетевые системы. Второе издание пособия было создано факультетом кибернетики МИФИ для освоения сетевого курса студентов [1].
1. Локальные вычислительные сети на базе ПК. Общие понятия
ЛВС появились в середине семидесятых годов и были названы так потому, что эти сети использовались на ограниченной территории, отличались простотой и гибкостью и позволяли решать многие серьезные задачи. В частности, основными признаками ЛВС являются такие возможности, как:
совместное использование несколькими пользователями периферийных устройств (лазерного принтера, быстродействующего твердого диска большого объема и т.п.;
совместное использование и обрабатывание данных;
пользование электронной почтой.
Рисунок 1. Топология сетей
К числу характеристик локальной сети компьютеров относят:
«размеры» сети, т.е. число пользователей, число помещений, расстояния между рабочими станциями;
скорость передачи информации;
способ соединения компьютеров или топологию сети (звезда (рис.1,а), кольцо (рис.1,б) или шина (рис.1,в) - основные виды топологии);
среду передачи данных с ее характеристиками;
методы доступа и используемые протоколы доступа и др.
В состав ЛВС входят (рис.2):
файл-серверы (или диск-серверы) – ПК с общедоступным для рабочих станций дисковым пространством;
принтсерверы – ПК с общедоступным в сети принтером;
рабочие станции – остальные ПК в сети;
кабельные соединения;
мосты - связи между различными локальными сетями и связь с "главной" универсальной ЭВМ [1,3].
Рисунок 2
2. Среды передачи данных
В девяностые годы, как и в основной массе сегодня, применения находили и до сих пор находят следующие типы кабелей: коаксиальный, витая пара, оптоволоконный.
Витая пара обеспечивает передачу сигналов в ЛВС на приемлемых для низкопроизводительных сетей скоростях и расстояниях. Главное достоинство такой среды передачи – дешевизна. Различают два типа витой пары: неэкранированная и экранированная витые пары.
Характеристики
Среда передачи данных
Витая пара
Коаксиальный кабель
Оптоволокно
Эфир
Скорость передачи данных, Мбит/с
до 10
до 50
до 100
до 20000
Максимальная длина сегмента сети, км
0,01..0,1
2,5
200
Типичное число узлов в сети
10..100
100
2
Сложность соединения
Низкая
Средняя
Очень сложная
Низкая
Возможность реализации ответвлений
Плохая
Средняя
Плохая
Отличная
Помехозащищенность
Средняя
Высокая
Очень высокая
Высокая
Относительная стоимость
1
10
50
Таблица 1
Коаксиальный кабель также имеет давнее применение. Физическое описание кабеля заключается в том, что кабель, так же как и витая пара, содержит два проводника: для сигнала и заземления. Роль заземления всегда играет внешний цилиндрический проводник. Между проводниками расположена изоляция. Главное – это то, что кабель способен передавать широкополосные сигналы (т.е. одновременно множество сигналов, каждый на своей частоте). Каждая частота представляет собой канал передачи данных. Коаксиальный кабель отличает достаточно высокая помехоустойчивость.
Оптоволоконный кабель решает практически все проблемы, которые возникают, при применении витой пары или коаксиального кабеля. Оптоволоконный кабель почти не воспринимает помехи. Практически нет также ограничений на расстояния и полосу пропускания. Недостатком такого кабеля является то, что оптоволоконные соединения весьма сложны и капризны в установке.
В табл.1 приведены сравнительные характеристики сред передачи данных на момент 1995 года.
Как видно из таблицы, самой дорогой средой передачи данных являлось оптоволокно. Такая же ситуация наблюдается и в нынешнее время. Это касается не только оптоволоконных кабелей. Если обратить внимание на остальные среды, ситуация будет аналогичной [1 – 2].
3. Методы передачи информации
Телефонные сети и каналы были наиболее удобны и доступны в то время, когда началось объединение компьютеров в сети. Основной проблемой для телефонных линий является преобразование высокоскоростных потоков цифровых (дискретных) данных компьютера (каждое сообщение – это последовательность битов, содержащая закодированную информацию) в форму, удобную для передачи по телефонным каналам, рассчитанным на передачу речевых аналоговых сигналов. При этом полоса пропускания канала 3400-300=3100 Гц вполне достаточна даже для распознавания человеческого голоса, но существенно искажает прямоугольные импульсы, т.е. цифровые данные. Поэтому цифровые сигналы предварительно преобразуют в "эквивалентные" аналоговые сигналы (рис.3).
Этот процесс называется модуляцией, а обратный процесс – демодуляцией. Модем – устройство модуляции/демодуляции сигналов.
Главными наиболее часто используемыми методами передачи информации в то время являлись:
асинхронный метод (скорость 19,2 кбит/с), предназначенный для сетей с наибольшими нагрузками, редким доступом и для организации связи между двумя уздами;
метод прямой цифровой передачи со скоростью до 56 кбит/с;
метод пакетной коммутации;
методы цифровой передачи со скоростью передачи около 2000 Мбит/с по цифровой телефонной линии [1].
Рисунок 3
4. Аппаратно-программные средства ЛВС
Низкопроизводительные аппаратно-программные средства связи ПК. Сети этого класса реализуют простейшие функциональные возможности связи между ПК, такие как пересылка файлов, электронная почта, удаленный запуск заданий. Организация связи возможна, даже если ПК функционируют под управлением однопользовательских операционных сред. Однако при этом для осуществления сеанса связи необходимы согласованные действия пользователей. В качестве примера пакета межмашинной связи для Zero-slot LAN* можно назвать пакет Kermit, разработанный в Кембриджском университете. Этот пакет достаточно надежно работает в режиме эмуляции терминала на скорости обмена 19,2 кбит/с при соединении компьютеров через порты К5232С.
Сети средней производительности в основном предоставляют такие же возможности по организации связи между ПК. Однако при этом скорость обмена для таких ЛВС существенно выше, чем в низкопроизводительных сетях и достигает 1 Мбит/с, а иногда – и больше. Более богат и набор функций сети. Сюда помимо функционала низкопроизводительных сетей включено и совместное использование периферийных устройств.
Сети данного класса могут использовать популярное оборудование и контроллеры типа Ethernet и др. или более дешевые сетевые платы и даже последовательные порты ПК. Программное обеспечение для таких сетей представлено пакетами LANlink, EasyLAN, LANSmart и др.
Мощные высокопроизводительные ЛВС. Характерной особенностью таких сетей является использование сетевых ОС (NOS, Network OS) и предоставление самого широкого спектра сетевых услуг (рис.4) [1].
Рисунок 4
Заключение
На сегодняшний день сетевая индустрия находятся на экстенсивном пути развития. Об этом свидетельствует то, что в данный момент упор делается на развитие и усовершенствование существующих технологий, которые были широко использованы в девяностые года прошлого столетия, в частности и в МИФИ. Основной принцип построения сети не претерпел принципиальных изменений, как и основные средства и методы передачи информации. Об этом свидетельствует информация, которая изложена в данном конспекте.
Источники информации
Лапшинский В.А. Локальные сети персональных компьютеров. Учебное пособие. М.: МИФИ, 1995 - 216 с. [1]
