Лекции по "Информатике"

2. Видеоинтерфейсы:

• VGA (D-SUB DB-15F) – 15-контактный для подключения аналоговых мониторов.
• DVI – (англ. Digital Visual Interface, – цифровой видеоинтерфейс) – для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллические мониторы и проекторы. Максимальное возможное разрешение 2,6 мегапиксела при 60 Гц. 
  DVI-A – только аналоговая передача. 
  DVI-I – аналоговая и цифровая передача. 
  DVI-D –только цифровая передача. 
  Видеокарты с DVI-A не поддерживают стандартные мониторы с DVI-D. DVI-I-видеокарту можно подключить к DVI-D-монитору (кабелем с двумя коннекторами DVI-D-папа).
• HDMI – High-Definition Multimedia Interface – интерфейс для мультимедиа высокой чёткости. HDMI имеет пропускную способность в пределах от 4,9 до 10,2 Гбит/с. Версии: 1.0; 1.1; 1.2, 1.2a, 1.3, 1.4, 1.4a. В более поздних версиях увеличена пропускная способность, улучшены характеристики и добавлены новые возможности. Например, в HDMI 1.4 добавлен стандарт передачи 3D изображений. 
  По HDMI также может передаваться звук.
• DisplayPort – стандарт сигнального интерфейса для цифровых дисплеев. Принят VESA (Video Electronics Standard Association) в мае 2006, версия 1.1 принята 2 апреля 2007, а текущая версия - 1.2 принята 7 января 2010. 
  позволяет передавать одновременно как графические, так и аудио сигналы. 
  Основное отличие от HDMI – более широкий канал для передачи данных (10,8 Гбит/с вместо 10,2 Гбит/с). Максимальная длина кабеля DisplayPort совпадает с HDMI – 15 метров. 
  DisplayPort 1.2 имеет максимальную скорость передачи данных 21,6 Гбит/с на расстоянии до 3 метров, что больше чем HDMI в 2 раза. Также поддерживает несколько независимых потоков. 
  DisplayPort свободен от каких-либо выплат, в то время как производители устройств с HDMI оплачивают минимум 4 цента за каждое устройство (15 центов, если не указан логотип HDMI на продукте и в рекламных материалах)

3. Сетевые интерфейсы:

• Сети Ethernet – используют коаксиальный кабель (до 10 Мбит/с) и витая пара. По витой паре (UTP или STP – неэкранированная и экранированная) скорость 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с, 10 Гбит/с, 100 Гбит/с.
• Беспроводные сети. Основной стандарт – Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity – «беспроводная точность») Стандарты Wi-Fi:
• 802.11b – Улучшения к 802.11 для поддержки 5,5 и 11 Мбит/с
• 802.11g – 54 Мбит/c
• 802.11n – до 600 Мбит/c по нескольким каналам. До 150 Мбит/с – по одному каналу (по одной антенне)
• 802.11ac – до 6 Гбит/c по нескольким каналам. До 500 Мбит/с – по одному каналу.
• WiMAX (англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access) – телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16. 
  Для соединения базовой станции с абонентской используется высокочастотный диапазон радиоволн от 1,5 до 11 ГГц. В идеальных условиях скорость обмена данными может достигать 70 Мбит/с, при этом не требуется обеспечения прямой видимости между базовой станцией и приёмником.

3. Сетевые технологии

Компьютерная сеть – компьютеры, соединенные между собой средствами передачи информации

1. Классификация сетей:

1. По размеру  охваченной территории:

Персональная сеть (PAN, Personal Area Network)

Локальная сеть (LAN, Local Area Network)

Объединение нескольких зданий (CAN, Campus Area Network)

Городская сеть (MAN, Metropolitan Area Network)

Национальная сеть

Глобальная вычислительная сеть (WAN, Wide Area Network)

2. По типу функционального взаимодействия

Клиент-сервер – сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) – машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Преимущества:

1) Позволяет организовать сеть с большим количеством компьютеров.

2) Централизованное управление учетными записями.

3) Эффективный доступ к сетевым ресурсам.

 

Недостатки:

1) Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной сеть.

2) Администрирование данной системы требует квалифицированного профессионала.

3) Высокая стоимость оборудования.

 

Точка-точка – простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком — соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше.

 

Однора́нговые, децентрализо́ванные или пи́ринговые (от англ. peer-to-peer, P2P — точка-точка) сети – это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервера, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.

 

Устройство одноранговой сети

Например, в сети есть 12 машин, при этом любая может связаться  с любой. В качестве клиента (потребителя ресурсов) каждая из этих машин может посылать запросы на предоставление каких-либо ресурсов другим машинам в пределах этой сети и получать их. Как сервер, каждая машина должна обрабатывать запросы от других машин в сети, отсылать то, что было запрошено, а также выполнять некоторые вспомогательные и административные функции.

 

Любой член данной сети не гарантирует  никому своего присутствия на постоянной основе. Он может появляться и исчезать в любой момент времени. Но при достижении определённого критического размера сети наступает такой момент, что в сети одновременно существует множество серверов с одинаковыми функциями.

 

Частично децентрализованные (гибридные) сети

Помимо чистых P2P-сетей, существуют так называемые гибридные сети, в  которых существуют сервера, используемые для координации работы, поиска или  предоставления информации о существующих машинах сети и их статусе (on-line, off-line и т. д.). Гибридные сети сочетают скорость централизованных сетей и надёжность децентрализованных благодаря гибридным схемам с независимыми индексационными серверами, синхронизирующими информацию между собой. При выходе из строя одного или нескольких серверов, сеть продолжает функционировать. К частично децентрализованным файлообменным сетям относятся например EDonkey, BitTorrent, Jabber, Skype.

3. По типу сетевой топологи:

Шина

Звезда

Кольцо

Смешанная топология

Полносвязная топология

4. По сетевым ОС

На основе Windows

На основе UNIX

На основе NetWare

Смешанные

2. Стек протоколов

Протоколы передачи данных – это набор соглашений, который определяет обмен данными между различными программами. Протоколы задают способы передачи сообщений и обработки ошибок в сети, а также позволяют разрабатывать стандарты, не привязанные к конкретной аппаратной платформе.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению – от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями).

 

Физический  уровень – самый нижний уровень сетевой модели OSI, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции  физического уровня выполняются  сетевым адаптером. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие свойства среды сети передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передачи данных и т. п.

USB, FireWire,

Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде

IEEE 802.11 (WiFi) и 802.16 WiMax – наборы стандартов связи, для коммуникации в беспроводной локальной сети.

 

Канальный уровень (англ. Data Link layer) – уровень сетевой модели OSI, который предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки (посылает повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием

Кадр (жарг. фрейм, англ. frame – кадр) – конечный фрагмент данных, передаваемый между сетевыми устройствами по протоколу канального уровня модели OSI

К этому уровню также относятся Ethernet, IEEE 802.11 (WiFi) и 802.16 WiMax,

хDSL — семейство технологий, позволяющих значительно расширить пропускную способность абонентской линии местной телефонной сети путём использования эффективных линейных кодов и адаптивных методов коррекции искажений линии на основе современных достижений микроэлектроники и методов цифровой обработки сигнала.

 

Технология DSL	Максимальная скорость (прием/передача)	Максимальное расстояние	Количество телефонных пар	Основное применение
ADSL	24 Мбит/с / 3,5 Мбит/с	5,5 км	1	Доступ в Интернет, голос, видео, HDTV (ADSL2+)
IDSL	144 кбит/с	5,5 км	1	Передача данных
HDSL	2 Мбит/с	4,5 км	2	Объединение сетей, услуги E1
SDSL	2 Мбит/с	3 км	1	Объединение сетей, услуги E1
VDSL	65 Мбит/с / 35 Мбит/с	1,5 км на max. скорости	1	Объединение сетей, HDTV
SHDSL	2,32 Мбит/с	7,5 км	1	Объединение сетей
UADSL	1,5 Мбит/с / 384 кбит/с		1	Доступ в Интернет, голос, видео

 

Сетевой уровень (англ. Network layer) – предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю.

Примеры протоколов: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена)

Протокол IP используется для негарантированной доставки данных, разделяемых на так называемые пакеты от одного узла сети к другому. Это означает, что на уровне этого протокола (третий уровень сетевой модели OSI) не даётся гарантий надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (когда приходят две копии одного пакета; в реальности это бывает крайне редко), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантии безошибочной доставки пакетов дают протоколы более высокого (транспортного) уровня сетевой модели OSI — например, TCP — которые IP используют в качестве транспорта.

IP-пакет (датаграмма) – форматированный блок информации, передаваемый по вычислительной сети. Соединения вычислительных сетей, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов, символов или битов. При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

IPv4. В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (8-битных байта). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса. Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети

IPv6. В настоящее время вводится в эксплуатацию шестая версия протокола – IPv6, которая позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4 На адресацию узла отводится 128 бит. Эта версия отличается повышенной разрядностью адреса, встроенной возможностью шифрования и некоторыми другими особенностями.

Транспортный  уровень (англ. Transport layer) предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Пример: TCP, UDP.

Протоколы транспортного  уровня бывают с установкой соединения и без установки соединения.

Описать работу протоколов с  установкой соединения можно на примере  работы обычного телефона. Протоколы  этого класса начинают передачу данных с вызова или установки маршрута следования пакетов от источника  к получателю. После чего начинают последовательную передачу данных и  затем по окончании передачи разрывают  связь.