ハードウェア。 通信装置 複数の通信チャネルを切り替える装置を通信装置といいます。
この記事では、ネットワーク内のスイッチングの主な方法について説明します。
従来の電話ネットワークでは、加入者間の通信は通信チャネルの交換を使用して実行されます。 電話通信チャンネルの切り替えは当初は手動で行われていたが、その後自動電話交換機（ATS）による切り替えが行われるようになった。
同様の原理がコンピュータ ネットワークでも使用されます。 コンピュータ ネットワーク内の地理的に離れたコンピュータはサブスクライバとして機能します。 各コンピュータに、常時使用する独自の非交換通信回線を提供することは物理的に不可能です。 したがって、ほとんどすべてのコンピュータ ネットワークでは、加入者 (ワークステーション) を切り替える何らかの方法が常に使用されており、これにより、複数の加入者が既存の通信チャネルにアクセスして、複数の通信セッションを同時に提供することが可能になります。
スイッチング中継ノードを介して通信ネットワークのさまざまな加入者を接続するプロセスです。 通信ネットワークは、加入者が相互に通信できるようにする必要があります。 加入者は、コンピュータ、ローカル ネットワーク セグメント、ファックス機、または電話の対話者です。
ワークステーションは、個別の通信回線を使用してスイッチに接続され、各通信回線は常に、この回線に割り当てられた 1 人の加入者だけが使用します。 スイッチは、共有通信回線 (複数の加入者によって共有) を使用して相互に接続されます。
ネットワーク内で加入者を切り替える 3 つの主な最も一般的な方法を見てみましょう。
- 回線切り替え。
- パケット交換;
- メッセージの切り替え。
回線切替
回線交換には、ノード間の直接データ転送のために直列に接続された個々のチャネル セクションからの連続複合物理チャネルの形成が含まれます。 個々のチャネルは、ネットワークの任意のエンドノード間の接続を確立できる特別な装置であるスイッチによって相互に接続されます。 回線交換ネットワークでは、データを送信する前に必ず接続確立手順を実行する必要があり、その際に複合チャネルが作成されます。
メッセージの送信時間は、チャネル容量、接続の長さ、メッセージのサイズによって決まります。
スイッチとスイッチを接続するチャネルは、複数の加入者チャネルからのデータの同時送信を保証する必要があります。 これを行うには、高速であり、ある種の加入者チャネル多重化技術をサポートしている必要があります。
回線交換の利点:
- 一定の既知のデータ転送速度。
- データ到着の正しい順序。
- ネットワークを介したデータ送信の遅延が低く一定です。
回線切り替えのデメリット:
- ネットワークは、接続を確立する要求の処理を拒否する場合があります。
- 物理チャネルの容量の不合理な使用、特に異なる速度で動作するユーザー機器を使用できないこと。 回線交換ネットワークはユーザー データをバッファリングしないため、複合回路の個々の部分は同じ速度で動作します。
- 接続確立フェーズによるデータ送信前の必須の遅延。
メッセージ スイッチングとは、情報をメッセージに分割することであり、各メッセージはヘッダーと情報で構成されます。
これは、通信ノードを介してメッセージ ヘッダーで指定されたアドレスにメッセージを順次送信することで論理チャネルを作成する対話方法です。
この場合、各ノードはメッセージを受信し、それをメモリに書き込み、ヘッダーを処理し、ルートを選択し、メモリから次のノードにメッセージを発行します。
メッセージの配信時間は、各ノードの処理時間、ノード数、ネットワーク容量によって決まります。 ノード A から通信ノード B への情報の転送が終了すると、ノード A は自由になり、加入者間の他の通信の組織化に参加できるため、通信チャネルはより効率的に使用されますが、経路制御システムは複雑になります。
現在、純粋な形式のメッセージ スイッチングは事実上存在しません。
パケット スイッチングは、ネットワーク ノードをスイッチングする特別な方法であり、コンピュータ トラフィック (脈動トラフィック) を最適に送信するために特別に作成されました。 回線交換技術に基づいた最初のコンピュータ ネットワークの開発における実験では、このタイプの交換ではコンピュータ ネットワークの高いスループットを得ることができないことがわかりました。 その理由は、一般的なネットワーク アプリケーションが生成するトラフィックのバースト的な性質にあります。
パケット交換が発生すると、ネットワーク ユーザーによって送信されるすべてのメッセージが送信元ノードでパケットと呼ばれる比較的小さな部分に分割されます。 メッセージが論理的に完成したデータであること、つまりファイルを転送するリクエスト、ファイル全体を含むこのリクエストに対する応答などであることを明確にする必要があります。メッセージは、数バイトから数メガバイトまでの任意の長さを持つことができます。 逆に、パケットは通常、可変長にすることもできますが、その範囲は狭い制限内 (例: 46 ～ 1500 バイト (EtherNet)) です。 各パケットには、パケットを宛先ノードに配信するために必要なアドレス情報と、宛先ノードがメッセージを組み立てるために使用するパケット番号を指定するヘッダーが提供されます。
パケット ネットワーク スイッチは、パケットの受信時にスイッチの出力ポートが別のパケットの送信でビジーな場合に、パケットを一時的に保存する内部バッファ メモリを備えているという点で回線スイッチとは異なります。
パケット交換の利点:
- 失敗に対する耐性が高くなります。
- バースト的なトラフィックを送信する際の全体的なネットワーク スループットが高い。
- 物理通信チャネルの帯域幅を動的に再分配する機能。
パケット交換の欠点:
- ネットワーク加入者間のデータ転送速度の不確実性。
- データパケットの可変遅延。
- バッファオーバーフローによるデータ損失の可能性。
- パケットの到着順序に不規則性がある可能性があります。
コンピュータ ネットワークではパケット交換が使用されます。
ネットワーク内でパケットを送信する方法:
- データグラム方式– 送信は独立したパケットのセットとして実行されます。 各パケットは独自のルートに沿ってネットワーク内を移動し、ユーザーはランダムな順序でパケットを受信します。
- 利点: 転送プロセスが簡単です。
- 欠点: パケット損失の可能性と、パケットを組み立ててメッセージを復元するソフトウェアが必要なため、信頼性が低くなります。
- 論理チャネル予備接続の確立と各パケットの受信の確認を伴う、チェーン内にリンクされた一連のパケットの送信です。 i 番目のパケットが受信されない場合、後続のパケットはすべて受信されません。
- 仮想チャンネル– これは、チェーンで接続された一連のパケットの固定ルートに沿って送信される論理チャネルです。
- 利点: データの自然な順序は保持されます。 持続可能な交通ルート。 リソースの予約が可能です。
- 短所: ハードウェアが複雑です。
この記事では、コンピュータ ネットワークにおける主なスイッチング方式を概説し、各スイッチング方式の長所と短所を説明しました。
回線交換とパケット - あらゆるネットワーク技術におけるデータ交換の一般化された問題を解決するための方法であり、一般化された交換タスクの複雑な技術的ソリューションは、全体としてデータ伝送ネットワークの特定の問題で構成されます。
データ ネットワークの特殊な問題には次のようなものがあります。
- フローと適切なルートを定義します。
- 固定ルート設定パラメータとネットワークデバイスのテーブル。
- 1 つのデバイス インターフェイス間の認識フローとデータ転送。
- ストリームの多重化/逆多重化。
- 分離媒体。
加入者交換ネットワークの一般化された問題を解決するための多くの可能なアプローチの中で、チャネル スイッチングとパケット スイッチングを含む 2 つの基本的なアプローチを割り当てます。 各交換技術には伝統的な応用例があり、たとえば、電話ネットワークは回線交換技術を使用して構築され続けており、コンピュータ ネットワークの大部分はパケット交換技術に基づいています。
したがって、回線交換ネットワークにおける情報の流れとして、一対の加入者間でデータが交換されます。 したがって、グローバル フロー機能は、加入者が相互に通信するアドレス (電話番号) のペアです。 回線交換ネットワークの特徴の 1 つは、基本チャネルの概念です。
エレメンタリーチャンネル
エレメンタルチャンネル（またはチャンネル）- 回線交換ネットワークの基本的な技術特性であり、特定のタイプのネットワーク スループット値内で固定されます。 回線交換ネットワーク内のすべてのリンクには、このタイプのネットワークに採用されている複数のチャネル要素の容量があります。
従来の電話システムでは、基本チャネル速度の値は 64 kbit/s に等しく、高品質のデジタル音声には十分です。
高品質の音声には、音の振動の周波数、振幅、量子化 8000 Hz (サンプリング時間 125 ミリ秒間隔) が使用されます。 振幅の尺度を表すには、(サンプリング値によって) 256 階調を作成する 8 ビット コードがよく使用されます。
この場合、1 つの音声チャネルの送信には 64 kbit/s の帯域幅が必要です。
8000 x 8 = 64000 ビット/秒、または 64 kビット/秒。
このような音声チャネルは、基本チャネルデジタル電話網と呼ばれます。 回線交換ネットワークの特徴は、各リンクの帯域幅が基本チャネルの整数に等しくなければならないことです。
コンポジットチャンネル
と呼ばれる基本チャネルの切り替え（接続）によって構築される通信 複合チャンネル。
コンポジットチャンネル
複合チャンネルのプロパティ:
- 複合チャネルはその全長にわたって同じ数の基本チャネルで構成されます。
- 複合チャネルは、その全長にわたって一定の固定帯域幅を持ちます。
- 複合チャネルは、2 人の加入者のセッション期間中に一時的に作成されます。
- セッションでは、複合チャネルに含まれるすべての基本チャネルが、複合チャネルが作成された加入者の独占的使用に入ります。
- 通信セッション中、加入者はコンポジットのチャネル容量を超えないネットワーク データ レートを送信できます。
- 複合チャネルでデータを受信すると、呼び出された加入者は、その時点で他のネットワーク接続があるかどうかに関係なく、遅延や損失がなく、同じレート (ソース レート) で配信されることが保証されます。
- セッションの終了後、対応する複合チャネルに含まれていた基本チャネルは解放され、他のユーザーが使用するために割り当てられたリソースのプールに返されます。
接続拒否
接続拒否
接続リクエストは常に成功するとは限りません。
発信側と着信側の加入者間のパスに空きチャネルがない場合、または着信側の基本ノードがビジー状態の場合、接続セットアップで誤動作が発生します。
回線切替のメリット
回線交換技術は、ネットワークにおける偶発的なイベント、つまり技術を最小限に抑えることを目的としています。 起こり得る不確実性を回避するために、情報交換に関する作業の多くは、データ転送の開始前であっても事前に実行されます。 まず、特定のアドレスについて、送信者から受信者までの全行程で必要な基本チャネルが利用できるかどうかです。 しかし、バーストの場合、時間の 80% がチャネルがアイドル状態になる可能性があるため、このアプローチは効果がありません。
パケット交換
パケット交換によるネットワークの最も重要な原理は、データ送信がパケットと呼ばれる構造的に互いに分離されたデータの形式でネットワーク上で送信されることです。 各パケットには、宛先アドレスとその他のサポート情報 (データ フィールドの長さ、チェックサムなど) が含まれるヘッダーがあり、パッケージの受取人への配送に使用されます。
各パケットにアドレスがあることは、各パケットがネットワーク トラフィックを構成する他のスイッチ パケットから独立して処理できるため、パケット スイッチング テクノロジの最も重要な機能の 1 つです。 パッケージ内のタイトルに加えて、パッケージの最後といわゆるトレーラーに配置される追加フィールドが 1 つある場合があります。 通常、トレーラーにはチェックサムが含まれており、ネットワーク経由での送信中に情報が破損していないかどうかを確認できます。
データをパケットに分割する
データのパケットへの分割は、いくつかの段階で行われます。 連鎖送信ノードは送信データを生成し、送信データを等分割します。 その後、ヘッダー オーバーヘッドを追加してパッケージが形成されます。 そして最後の段階では、パケットが組み立てられ、宛先ノードへの元のメッセージが作成されます。
データをパケットに分割する
ネットワーク上でデータをパケットとして転送する
パケット伝送ネットワーク
回線交換ネットワーク、パケット交換ネットワークと同様に、各ストリームのルートは手動または自動的に決定され、整流スイッチ用に保存されたテーブルに固定されます。 スイッチに入るパケットは処理され、特定のルートで送信されます
パケット交換ネットワークにおけるデータの不確実性と非同期移動により、そのようなネットワークのスイッチには特別な要求が生じます。
回線交換ネットワークのスイッチのうちパケット スイッチとの主な違いは、パケットを一時的に保存するための内部バッファ メモリを備えていることです。 スイッチ バッファは、そのインターフェイスに接続されている通信リンクのデータ レートを調整するだけでなく、到着パケットのレートとそのスイッチング速度を調整する必要があります。
パッケージの転送方法
スイッチは、パッケージをプロモートする 3 つの方法のいずれかに基づいて動作できます。
- データグラム送信。
- 論理接続の確立に移行します。
- 仮想チャネルの確立に移行します。
データグラム送信
データグラム転送互いに独立したパケットのプロモーションに基づく方法。 パケットの処理手順は、パケットが伝送するパラメータの値とネットワークの現在の状態によってのみ決定されます。 そして、すべての単一パケット ネットワークは、完全に独立した転送単位、つまりデータグラムとして考慮されます。
データグラムパケット原理の図解
論理接続の確立へ移行
論理接続の確立へ移行
パケット交換プロセスのいくつかのパラメータについてネットワークの 2 つのエンド ノードを調和させるための手順は、論理接続の確立と呼ばれます。 対話する 2 つのノードによってネゴシエートされるオプション。論理接続パラメータと呼ばれます。
仮想チャンネル
仮想チャンネル
エンドノードをパケット交換ネットワークに接続する、事前にパッドされた唯一の固定ルート。仮想チャネル (仮想回線または仮想チャネル) と呼ばれます。 持続可能な情報の流れのために仮想チャネルが敷かれています。 データ フローを分離するために、各パケットの合計トラフィック フローは特別な種類の記号、つまりラベルでマークされます。 論理ネットワーク接続の確立と同様に、仮想チャネルはソース ノードからのガスケット、つまり特別なパッケージ、つまり接続要求で始まります。
仮想チャネルを使用したテーブル スイッチング ネットワークは、データグラム ネットワークのスイッチング テーブルとは異なります。 これには、スイッチ仮想チャネルを通過するエントリのみが含まれており、データグラム アルゴリズム転送を使用するネットワークの場合のように、考えられるすべての宛先アドレスが含まれているわけではありません。
回線交換型とパケット型の比較
| チャンネルを切り替える | パケット交換 |
| まず接続を確立する必要があります | 接続を確立する段階なし (データグラム方式) |
| 場所は接続を確立する場合にのみ必要です | アドレスおよびその他のサービス情報は各パケットで送信されます |
| ネットワークが加入者への接続を拒否する場合があります | ネットワークは常に加入者からデータを受信できる状態にあります |
| 対話する加入者に対して保証された帯域幅 (帯域幅) | ユーザーのネットワーク帯域幅は不明、伝送遅延はランダム |
| リアルタイムのトラフィックは遅延なく転送されます | バースト的なトラフィックの送信時にネットワーク リソースが効果的に使用されます。 |
| 高い伝送信頼性 | バッファオーバーフローによるデータ損失の可能性 |
| チャネル容量の不合理な使用により、ネットワーク全体の効率が低下します。 | 加入者間の物理チャネルの動的帯域幅の自動割り当て |
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トポロジ Windows ネットワークのコンポーネント間の関係のシステム。 Active Directory レプリケーションに適用すると、トポロジはドメイン コントローラーが相互に通信するために使用する接続のセットになります。
(1) コンピュータネットワークにより情報処理が実現される。
平行
地元
●分散
双方向
(1)ブラウザで閲覧するWebページのアドレスは以下で始まります。
LANの組み合わせ
LANを組み合わせる理由
開発のある段階で作成された LAN システムは、時間の経過とともにすべてのユーザーのニーズを満たさなくなり、機能拡張の問題が発生します。 少なくとも他のシステムとのデータ交換を組織化するには、社内のさまざまな部門や支店にさまざまな時期に出現したさまざまな LAN を結合することが必要になる場合があります。 ネットワーク構成の拡張の問題は、限られたスペース内と外部環境へのアクセスの両方で解決できます。
特定の情報リソースにアクセスするには、LAN を上位ネットワークに接続する必要がある場合があります。
最も単純なバージョンでは、ネットワーク全体を拡張するには LAN の統合が必要ですが、既存のネットワークの技術力が枯渇し、新規加入者を接続できなくなります。 別の LAN を作成し、それを既存の LAN と結合するには、次のいずれかの方法を使用する必要があります。
LANの結合方法
橋。 LAN を結合するための最も簡単なオプションは、限られたスペース内で同一のネットワークを結合することです。 物理的な伝送媒体により、ネットワーク ケーブルの長さに制限が課されます。 許容される長さの範囲内で、ネットワーク セグメント、つまりネットワーク セグメントが構築されます。 ネットワークセグメントを結合するには、次のように使用されます。 橋。
橋- 同じデータ転送方法を使用して 2 つのネットワークを接続するデバイス。
ブリッジが接続するネットワークは、オープン システム相互作用モデルと同じネットワーク レベルを持つ必要があります。下位レベルにはいくつかの違いがある場合があります。
パーソナル コンピュータのネットワークの場合、ブリッジは特別なソフトウェアと追加の機器を備えた別個のコンピュータです。 ブリッジは、同じ種類のネットワーク オペレーティング システムを実行している、異なるトポロジのネットワークを接続できます。
ブリッジはローカルまたはリモートにできます。
地元ブリッジは、既存のシステム内の限られたエリアにあるネットワークを接続します。
削除されましたブリッジは、外部通信チャネルとモデムを使用して、地理的に分散したネットワークを接続します。
次に、ローカル ブリッジは内部ブリッジと外部ブリッジに分けられます。
国内ブリッジは通常、特定のネットワークのコンピュータの 1 つに配置され、ブリッジの機能とサブスクライバ コンピュータの機能を組み合わせます。 ネットワークカードを増設することで機能拡張が可能です。
外部のブリッジの機能を実行するには、特別なソフトウェアを備えた別のコンピュータを使用する必要があります。
ルーター（ルーター）。 複数のネットワークが接続された複雑なネットワークには、特別なデバイスが必要です。 このデバイスのタスクは、目的のネットワーク上の受信者にメッセージを送信することです。 この装置はmと呼ばれます ルーター。
ルーターまたはルーターは、異なる種類のネットワークを接続するデバイスですが、同じオペレーティング システムを使用します。
ルーターはネットワーク層で機能を実行するため、通信プロトコルには依存しますが、ネットワークの種類には依存しません。 ルーターは、ネットワーク アドレスとホスト アドレスという 2 つのアドレスを使用して、特定のネットワーク ステーションを一意に選択します。
例6.7。別の都市にある電話ネットワーク加入者との接続を確立する必要があります。 まず、この都市の電話網のアドレス、つまり市外局番をダイヤルします。 次に、 - このネットワークのノードアドレス - 電話番号 加入者 機能ルータは PBX 機器によって実行されます。
ルーターは、ネットワーク加入者にメッセージを送信するための最適なパスを選択し、そこを通過する情報をフィルタリングして、自分宛ての情報のみをネットワークの 1 つに送信することもできます。
さらに、ルーターは、メッセージ フローを空き通信チャネル上にリダイレクトすることで、ネットワーク内の負荷分散を実現します。
ゲートウェイ。 大きく異なるプロトコルを使用して動作する、まったく異なるタイプの LAN を組み合わせるために、特別な「デバイス」が提供されます。 ゲートウェイ。
ゲートウェイは、異なる通信プロトコルを使用して 2 つのネットワーク間のデータ交換を組織化できるようにするデバイスです。
ゲートウェイは、ネットワーク レベルより上のレベルでその機能を実行します。 これは、使用される伝送媒体には依存しませんが、使用されるデータ交換プロトコルによって異なります。 通常、ゲートウェイは 2 つのプロトコル間で変換を行います。
ゲートウェイを使用すると、ローカル エリア ネットワークをホスト コンピュータに接続できるだけでなく、ローカル ネットワークをグローバル ネットワークに接続することもできます。
例6.8。異なる都市にあるローカルネットワークを統合する必要があります。 この問題は、グローバル データ ネットワークを使用して解決できます。 このようなネットワークは、X.25 プロトコルに基づくパケット交換ネットワークです。 ゲートウェイを使用して、ローカル エリア ネットワークは X.25 ネットワークに接続されます。 ゲートウェイは必要なプロトコル変換を実行し、ネットワーク間のデータ交換を保証します。
ブリッジ、ルーター、さらにはゲートウェイも、コンピューターにインストールされるボードの形で構築されます。 これらは、機能を完全に分離するモードでも、それらをコンピュータ ネットワーク ワークステーションの機能と組み合わせるモードでも、その機能を実行できます。
(1) 2 枚のネットワーク カードを備え、ネットワークに接続するように設計されたコンピュータは次のように呼ばれます。
ルーター
増幅器
スイッチ
(1) 周波数分割により複数の通信チャネルを 1 つに切り替えるデバイスを...
リピータ
●ハブ
データ送信マルチプレクサ
データ転送のハードウェア実装
デジタル情報の送信方法
デジタルデータは、現在の電圧を変化させることによって導体に沿って送信されます。電圧なし - 「0」、電圧あり - 「1」。 物理的な伝送媒体を介して情報を伝送するには、デジタルとアナログの 2 つの方法があります。
ノート： 1. コンピュータ ネットワークのすべての加入者が同じ周波数でチャネル上でデータを送信する場合、そのようなチャネルは次のように呼ばれます。 ナローバンド(1 つの周波数を通過させます)。
2. 各加入者が 1 つのチャネル上で独自の周波数で動作する場合、そのようなチャネルは次のように呼ばれます。 ブロードバンド(多くの周波数を通過させます)。 ブロードバンド チャネルを使用すると、チャネルの量を節約できますが、データ交換の管理プロセスが複雑になります。
で デジタルまたは 狭帯域伝送方式(図 6.10) データは、単一の周波数で自然な形式で送信されます。 狭帯域方式では、デジタル情報のみを送信でき、一度に 2 人のユーザーだけが伝送媒体を使用でき、限られた距離 (通信回線の長さが 1000 m 以下) でのみ通常の動作が可能になります。 同時に、狭帯域伝送方式により最大 10 Mbit/s の高速データ交換速度が実現し、簡単に構成可能なコンピュータ ネットワークを構築できます。 圧倒的多数のローカル エリア ネットワークは狭帯域伝送を使用します。
米。 6.10. デジタル伝送方式
アナログデジタルデータ伝送方法 (図 6.11) は、1 つのチャネルで異なる搬送周波数の信号を使用することにより、広帯域伝送を実現します。
アナログ伝送方式では、通信チャネル上でデジタル データを伝送するために搬送周波数信号のパラメータが制御されます。
搬送波周波数信号は、次の方程式で表される調和振動です。
A r =A r max sin(atf+9 0)、
ここで、Xmax は振動の振幅です。 共振周波数; t- 時間; f 0 - 振動の初期位相。
キャリア周波数信号のパラメータの 1 つ (振幅、周波数、または位相) を制御することにより、アナログ チャネル経由でデジタル データを送信できます。 データをバイナリ形式（1と0の並び）で送信する必要があるため、次のような制御方法が考えられます。 （変調）：振幅、周波数、位相。
原理を理解する最も簡単な方法は、 振幅変調: "O" - 信号なし、つまり キャリア周波数の発振がない。 「1」 - 信号の存在、つまり キャリア周波数発振の存在。 振動がある - 1、振動なし - 0 (図 6.11) A)。
頻度変調には、信号 0 と 1 を異なる周波数で送信することが含まれます。 0から1、および1から0に移動すると、搬送波周波数信号が変化します(図6.116)。
最も理解するのが難しいのは、 段階変調。 その本質は、0 から 1、および 1 から 0 に移動すると、振動の位相が変化することです。 それらの方向 (図 6.11) Ⅴ）。
高レベルの階層ネットワーク (グローバルおよび地域) でも使用されます。 ブロードバンド伝送、これにより、各加入者は 1 つのチャネル内で独自の周波数で動作できるようになります。 これにより、多数の加入者が高いデータ転送速度で対話できるようになります。
広帯域伝送により、デジタル データ、画像、サウンドの伝送を 1 つのチャネルで組み合わせることができます。これは、現代のマルチメディア システムに必要な要件です。
例6.5。典型的なアナログ チャネルは電話チャネルです。 加入者がハンドセットを手に取ると、均一な音声信号が聞こえます。これが搬送波周波数信号です。 可聴周波数範囲にあるため、トーン信号と呼ばれます。 電話チャネルを介して音声を送信するには、搬送周波数信号を制御し、変調する必要があります。 マイクで拾った音は電気信号に変換され、その結果、搬送周波数信号が変調されます。 デジタル情報を送信する場合、制御は情報バイト (1 と 0 のシーケンス) によって実行されます。
ハードウェア
コンピュータから通信環境への情報の転送を確実に行うには、コンピュータの内部インターフェイスの信号を、通信チャネルを介して送信される信号のパラメータと調整する必要があります。 この場合、物理的マッチング (信号の形状、振幅、持続時間) とコード マッチングの両方を実行する必要があります。
コンピュータと通信チャネルを接続する機能を実行する技術デバイスは、と呼ばれます。 アダプターまたは ネットワークアダプター。 1 つのアダプターは、1 つの通信チャネルのコンピューターとのペアリングを提供します。
米。 6.11。 アナログ信号を介してデジタル情報を送信する方法: あ- 振幅変調; b- 頻度; V- 段階
シングルチャンネルアダプターに加えてマルチチャンネルデバイスも使用されます - データ送信マルチプレクサまたは単に マルチプレクサ。
データ送信マルチプレクサ- コンピュータと複数の通信チャネルを接続するためのデバイス。
データ伝送マルチプレクサは、コンピュータ ネットワーク構築への第一歩である遠隔処理システムで使用されました。 その後、複雑な構成と多数の加入者システムを備えたネットワークの出現に伴い、インターフェイス機能を実装するために特別な通信プロセッサが使用されるようになりました。
前述したように、通信チャネルを介してデジタル情報を送信するには、ビットのストリームをアナログ信号に変換する必要があります。また、通信チャネルからコンピュータに情報を受信するときは、逆の動作、つまりアナログ信号をアナログ信号のストリームに変換する必要があります。コンピューターが処理できるビット。 このような変換は特別な装置によって実行されます。 モッド食べる。
モデム- 情報信号をコンピュータから通信チャネルに送信するとき、および情報信号を通信チャネルからコンピュータに受信するときに、情報信号を変調および復調する装置。
コンピュータ ネットワークの最も高価なコンポーネントは通信チャネルです。 したがって、多数のコンピュータ ネットワークを構築する場合、複数の内部通信チャネルを 1 つの外部通信チャネルに切り替えることで、通信チャネルを節約しようとします。 スイッチング機能を実行するには、特別なデバイスが使用されます - ハブ。
ハブ- 周波数分割を通じて複数の通信チャネルを 1 つに切り替えるデバイス。
LAN では、物理的な伝送媒体が限られた長さのケーブルであり、ネットワークの長さを延ばすために特別なデバイスが使用されます。 リピーター。
リピータ- このタイプの物理的伝送媒体によって提供される距離よりも長い距離にわたって信号を伝送するときに、信号の形状と振幅を確実に保存するデバイス。
ローカルリピータとリモートリピータがあります。 地元リピータを使用すると、最大 50 m の距離にあるネットワーク フラグメントを接続できます。 リモート- 最大2000メートル。
通信ネットワークの特性
通信ネットワークの品質を評価するには、次の特性を使用できます。
■ 通信チャネル上のデータ伝送速度。
■ 通信チャネル容量。
■ 情報伝達の信頼性。
■ 通信チャネルとモデムの信頼性。
データ転送速度通信チャネル上の伝送速度は、単位時間 (1 秒) あたりに送信される情報のビット数によって測定されます。
覚えて！データ転送速度の単位はビット/秒です。
注記。速度測定の単位として頻繁に使用されるのはボーです。 Baud は、1 秒あたりの伝送媒体の状態変化の数です。 それで どうやってそれぞれの状態変化は数ビットのデータに対応する可能性があるため、 本物の速度 ビット 1 秒あたりの速度はボーレートを超える可能性があります。
データ転送速度は、通信チャネルの種類と品質、使用されるモデムの種類、および採用される同期方法によって異なります。
したがって、非同期モデムと電話通信チャネルの速度範囲は 300 ～ 9600 bps、同期モデムの場合は 1200 ～ 19200 bps です。
コンピュータ ネットワークのユーザーにとって重要なのは、抽象的な 1 秒あたりのビット数ではなく、測定単位がバイトまたは文字である情報です。 したがって、チャネルのより便利な特性は、 スループット、これは、単位時間 (秒) あたりにチャネル上で送信される文字数によって推定されます。 この場合、すべてのサービス文字がメッセージに含まれます。 理論的なスループットはデータ転送速度によって決まります。 実際のスループットは、送信方法、通信チャネルの品質、動作条件、メッセージ構造などの多くの要因によって異なります。
覚えて！通信チャネル容量の測定単位は、1 秒あたりの桁数です。
あらゆるネットワーク通信システムの重要な特性は次のとおりです。 信頼性発信された情報。 制御オブジェクトの状態に関する情報の処理に基づいて、プロセスの 1 つまたは別のコースに関する決定が行われるため、オブジェクトの運命は最終的には情報の信頼性に依存する可能性があります。 情報伝達の信頼性は、全送信文字数に対する誤送信文字数の割合で評価されます。 必要なレベルの信頼性は、機器と通信チャネルの両方によって提供される必要があります。 通信チャネルが信頼性のレベルに関して必要な要件を満たしていない場合、高価な機器を使用することは不適切です。 *
覚えて！信頼性の単位: サインごとのエラー数 - エラー/サイン。
コンピュータ ネットワークの場合、このインジケータは 10 -6 ～ 10~ 7 エラー/符号以内である必要があります。 送信される 100 万文字ごと、または送信される 1,000 万文字ごとに 1 つのエラーが許容されます。
ついに、 信頼性通信システムは、総動作時間に占める良好な状態の時間の割合、または故障間の平均時間によって決まります。 2 番目の特性により、システムの信頼性をより効果的に評価できます。
覚えて！信頼性の測定単位: 故障間の平均時間 - 時間。
コンピュータ ネットワークの場合、平均故障間隔は非常に長く、少なくとも数千時間に達する必要があります。
226 第6章 コンピュータネットワーク
6.3. ローカルコンピュータネットワーク
LAN組織の特徴
一般的な LAN トポロジとアクセス方法
LANの合併
LAN組織の特徴
ネットワーク上のデバイスの機能グループ
コンピュータ ネットワークの主な目的は、接続しているユーザーに情報とコンピューティング リソースを提供することです。
この観点から、ローカル エリア ネットワークはサーバーとワークステーションの集合体と考えることができます。
サーバ- ネットワークに接続され、その利点を提供するコンピュータ 特定のサービスのプロバイダー。
サーバーデータストレージ、データベース管理、リモートジョブ処理、ジョブ印刷、およびネットワークユーザーが必要とするその他の多くの機能を実行できます。 サーバーはネットワーク リソースのソースです。
ワークステーション- ユーザーがそのリソースにアクセスするために使用するネットワークに接続されたパーソナル コンピューター。
ワークステーションネットワークはネットワーク モードとローカル モードの両方で動作します。 独自のオペレーティング システム (MS DOS、Windows など) が搭載されており、応用問題を解決するために必要なツールがすべてユーザーに提供されます。
サーバーの種類の 1 つであるファイル サーバーには特に注意を払う必要があります。 一般的な用語では、その略称が受け入れられます - ファイルサーバー。
ファイル サーバーはネットワーク ユーザーのデータを保存し、ネットワーク ユーザーにこのデータへのアクセスを提供します。 これは、大容量の RAM、大容量ハード ドライブ、追加の磁気テープ ドライブ (ストリーマ) を備えたコンピュータです。
これは、ネットワーク ユーザーがその上にあるデータに同時にアクセスできるようにする特別なオペレーティング システムの下で動作します。
ファイル サーバーは、データ ストレージ、データ アーカイブ、さまざまなユーザーによるデータ変更の同期、データ転送の機能を実行します。
多くのタスクでは、単一のファイル サーバーを使用するだけでは十分ではありません。 これにより、ネットワークに複数のサーバーを含めることができます。 ミニコンピュータをファイルサーバーとして使用することも可能です。
ネットワーク上のデバイスの相互作用の管理
コンピュータ ネットワークに基づいて構築された情報システムは、データの保存、データ処理、データへのユーザー アクセスの整理、ユーザーへのデータおよびデータ処理結果の転送といったタスクに対するソリューションを提供します。
集中処理システムでは、これらの機能は中央コンピュータ (メインフレーム、ホスト) によって実行されます。
コンピュータ ネットワークは分散データ処理を実装します。 この場合のデータ処理は 2 つのオブジェクト間で分散されます。 クライアントそして サーバ。
クライアント- タスク、ワークステーション、またはコンピュータ ネットワーク ユーザー。
データ処理中に、クライアントはサーバーに対して複雑な手順の実行、ファイルの読み取り、データベース内の情報の検索などのリクエストを作成できます。
前に定義したサーバーは、クライアントから受信したリクエストを実行します。 リクエストの結果はクライアントに送信されます。 サーバーは、公開データのストレージを提供し、このデータへのアクセスを整理し、データをクライアントに送信します。
クライアントは受信したデータを処理し、処理結果をユーザーにとって使いやすい形式で提示します。 データ処理も原則としてサーバー上で行うことが可能です。 このようなシステムでは、システムという用語が採用されます。 クライアントサーバーまたは建築 クライアントサーバー。
クライアント/サーバー アーキテクチャは、ピアツーピア ローカル エリア ネットワークと専用サーバーを備えたネットワークの両方で使用できます。
ピアツーピアネットワーク。このようなネットワークでは、ワークステーションの相互作用を管理する単一のセンターや、データを保存する単一のデバイスは存在しません。 ネットワーク オペレーティング システムは、すべてのワークステーションに分散されます。 各ネットワーク ステーションは、クライアントとサーバーの両方の機能を実行できます。 他のワークステーションからのリクエストにサービスを提供したり、独自のサービスリクエストをネットワークに転送したりできます。
ネットワーク ユーザーは、他のステーションに接続されているすべてのデバイス (ディスク、プリンター) にアクセスできます。
ピアツーピア ネットワークの利点: 低コストと高い信頼性。
ピアツーピア ネットワークの欠点:
■ ネットワーク効率のステーション数への依存。
■ ネットワーク管理の複雑さ。
■ 情報セキュリティを確保することが困難。
■ ステーションのソフトウェアの更新と変更が困難。 最も一般的なのは、ネットワークに基づくピアツーピア ネットワークです。
オペレーティング システム LANtastic、NetWare Lite。
とのネットワーク 強調表示されたサーバ。 専用サーバーを備えたネットワークでは、コンピューターの 1 台が、すべてのワークステーションで使用するデータの保管、ワークステーション間の対話の管理、および多数のサービス機能を実行します。
このようなコンピュータは通常、ネットワーク サーバーと呼ばれます。 ネットワーク オペレーティング システムがインストールされており、ハード ドライブ、プリンター、モデムなどのすべての共有外部デバイスがそれに接続されています。
ネットワーク上のワークステーション間の対話は通常、サーバーを通じて実行されます。 このようなネットワークの論理構成は、トポロジで表すことができます。 星。中央デバイスの役割はサーバーによって実行されます。 集中管理されたネットワークでは、ファイル サーバーをバイパスしてワークステーション間で情報を交換することができます。 これを行うには、NetLink プログラムを使用できます。 2 台のワークステーションでプログラムを実行した後、一方のステーションのディスクから別のステーションのディスクにファイルを転送できます (ノートン コマンダーを使用して、あるディレクトリから別のディレクトリにファイルをコピーする操作と同様)。
専用サーバーを使用したネットワークの利点:
■ 信頼できる情報セキュリティシステム。
■ 高性能。
■ ワークステーションの数に制限はありません。
■ ピアツーピア ネットワークと比較して管理が容易。 ネットワークの欠点:
■ サーバーに 1 台のコンピュータを割り当てるため、コストが高くなります。
■ ネットワークの速度と信頼性はサーバーに依存します。
■ ピアツーピア ネットワークに比べて柔軟性が劣ります。
専用サーバー ネットワークは、コンピュータ ネットワーク ユーザーの間で最も一般的です。 このようなネットワーク用のネットワーク オペレーティング システムには、LANServer (IBM)、Windows NT Server バージョン 3.51 および 4.0、および NetWare (Novell) があります。
(1)...M232 を使用してローカル エリア ネットワークを相互接続することはできません
ゲートウェイ、ブリッジ
●ハブ、モデム
サーバー
ルーター
(1)BBSは…M745
ナビゲーター
イントラネット上で作業するためのソフトウェア
●インターネット上の電子掲示板のシステム
組織サーバー保守プログラム
(1) クライアント・サーバー間のデータ処理、これは処理です。 M227
平行
ローカライズされた
双方向
●分散
(1)Bat プログラムでは...
Webページをロードする
●メールのアップロードと編集
メールをアーカイブする
(1) インターネット上の検索エンジンの 1 つは...
(1)Internet Explorer では...
IRCプロトコル経由でチャットする
●httpプロトコル経由でWebページをダウンロードし、FTPプロトコル経由でファイルをダウンロードします。
NNTP プロトコル経由でニュースグループをダウンロードする
(1)電話ケーブルはオプション…M228
光 - 高周波
同軸ケーブル
光ファイバー
●ツイストペア
(1)Usenetシステムを使用しています...M239
ネットワーク上のユーザーの登録
●世界中のコンピュータ間でニュースを移動するため
ネットワーク上の情報を処理する
ネットワーク上にワークステーションを作成する
(1) Usenet ディスカッション グループの名前は...M239
サーバーグループ
オンラインでグループ化する
●テレビ会議
(1)データネットワーク内のメッセージの流れが決定される...
メッセージチャネルのメモリ容量
●交通
6.1. 通信環境とデータ伝送
コンピュータネットワークの目的と分類
データ転送プロセスの特徴
データ転送のハードウェア実装
データリンク
コンピュータネットワークの目的と分類
分散データ処理
現代の生産では、高速の情報処理、その保存と送信の便利な形式が必要です。 また、情報に動的にアクセスする方法や、特定の時間間隔でデータを検索する方法も必要です。 複雑な数学的および論理的なデータ処理を実装します。 大企業を管理し、国レベルで経済を管理するには、このプロセスにかなり大規模なチームの参加が必要です。 このようなグループは、都市のさまざまなエリア、国内のさまざまな地域、さらにはさまざまな国に存在する場合があります。 経済戦略の実行を確実にする経営上の問題を解決するには、情報交換の速度と利便性、そして経営上の意思決定のプロセスに関与するすべての関係者間の緊密な対話の可能性が重要かつ適切になります。
バッチ情報処理によるコンピュータの集中使用の時代、コンピュータ ユーザーは、ほぼすべてのクラスの問題を解決できるコンピュータを購入することを好みました。 しかし、解決される問題の複雑さは問題の数に反比例するため、コンピューターの計算能力が非効率的に使用され、材料費が大幅にかかることになります。 コンピューティング リソースを 1 か所に集中させるという既存のポリシーにより、コンピューター リソースへのアクセスが困難であったという事実を無視することはできません。
原理 集中化されたデータ処理 (図 6.1) は、処理プロセスの信頼性に対する高い要件を満たしておらず、システムの開発を妨げ、マルチユーザー モードでの対話型データ処理に必要な時間パラメーターを提供できませんでした。 中央コンピュータの短期間の故障は、システム全体に致命的な結果をもたらしました。中央コンピュータの機能を複製する必要があり、データ処理システムの構築と運用のコストが大幅に増加したためです。
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米。 6.2. 分散データ処理システム
小型コンピューター、マイクロコンピューター、そして最終的にはパーソナルコンピューターの出現により、データ処理システムの構成と新しい情報技術の創造に対する新しいアプローチが必要になりました。 個別のコンピュータの使用から集中型データ処理システムへの移行という論理的に正当な要件が生じました 分散するデータ処理 (図 6.2)。
分散データ処理- 分散システムを表す、独立しているが相互接続されたコンピュータ上で実行されるデータ処理。
分散データ処理を実装するために、 マルチマシンの関連付け、その構造は次のいずれかの方向に開発されています。
■ マルチマシン コンピューティング システム (MCC)。
■コンピュータ（コンピュータ）ネットワーク。
マルチマシンコンピューティングコンプレックス- 近くに設置され、特別なインターフェイス ツールを使用して結合され、単一の情報およびコンピューティング プロセスを共同で実行するコンピューターのグループ。
注: 以下プロセスプログラムによって決定される、問題を解決するための特定の一連のアクションが理解されます。
マルチマシン コンピューティング システムには次のようなものがあります。
地元ただし、コンピュータが同じ部屋に設置されており、相互接続のための特別な機器や通信チャネルは必要ありません。 リモート、複合施設の一部のコンピューターが中央コンピューターからかなり離れたところに設置されており、データ送信に電話通信チャネルが使用されている場合。
例6.1。ミニコンピュータインターフェースデバイスを使用して、バッチ情報処理モードを提供するメインフレームタイプのコンピュータに接続されます。 両方のコンピューターは同じコンピューター室にあります。 ミニコンピューターはデータの準備と予備処理を提供し、その後、そのデータはメインフレーム上の複雑な問題を解決するために使用されます。 これはローカルのマルチマシン複合体です。
例6.2。 3 台のコンピューターが 1 つの複合体に結合され、処理のために受信したタスクが分散されます。 そのうち 1 台はディスパッチ機能を実行し、他の 2 台の処理コンピュータのうち 1 台の占有状況に応じてタスクを分散します。 これはローカルのマルチマシン複合体です。
例 6.3. 特定の地域のデータを収集するコンピュータは、予備処理を実行し、その後の使用のために電話通信チャネルを介して中央コンピュータにデータを送信します。 これはリモートのマルチマシン複合体です。
コンピュータ（コンピューティング）ネットワーク- 分散データ処理の要件を満たす単一のシステムに通信チャネルを介して接続された一連のコンピュータと端末。
注記。下 システム情報を処理し、他のシステムとの対話機能を実行できる、1 つ以上のコンピュータ、ソフトウェア、周辺機器、端末、データ送信設備、物理プロセスおよびオペレータから構成される自律的なセットとして理解されます。
コンピュータネットワークの一般化された構造
コンピュータ ネットワークは、複数のマシンの関連付けの最高の形式です。 コンピュータ ネットワークとマルチマシン コンピューティング コンプレックスの主な違いを強調しましょう。
まず最初の違いは寸法です。 マルチマシン コンピューティング コンプレックスには通常、主に 1 つの部屋に 2 台、最大 3 台のコンピュータが配置されています。 コンピュータ ネットワークは、数メートルから数十、数百、さらには数千キロメートル離れたところに配置された数十、場合によっては数百のコンピュータで構成されます。
2 番目の違いは、コンピュータ間の機能分担です。 マルチマシン コンピューティング複合体でデータ処理、データ転送、およびシステム制御の機能を 1 台のコンピュータで実装できる場合、コンピュータ ネットワークではこれらの機能が異なるコンピュータに分散されます。
3 番目の違いは、ネットワーク内のメッセージ ルーティングの問題を解決する必要があることです。 ネットワーク内のあるコンピュータから別のコンピュータへのメッセージは、コンピュータを相互に接続する通信チャネルの状態に応じて、異なるルートに沿って送信されることがあります。
コンピュータ機器、通信機器、およびデータ伝送チャネルを 1 つの複合体に組み合わせると、マルチマシン関連の各要素の側に特定の要件が課され、また特別な構成の形成も必要になります。 用語。
ネットワーク加入者- ネットワーク上で情報を生成または消費するオブジェクト。
購読者ネットワークには、個々のコンピュータ、コンピュータ複合体、端末、産業用ロボット、数値制御機械などが含まれます。 すべてのネットワーク加入者がステーションに接続します。
駅- 情報の送受信に関連する機能を実行する装置。
加入者と局のセットは通常、と呼ばれます 加入者システム。加入者の対話を組織化するには、物理的な伝送媒体が必要です。
物理的伝送媒体 - 電気信号が伝播する通信回線または空間、およびデータ伝送装置。
物理的な伝送媒体に基づいて構築されます。 通信ネットワーク、これにより、加入者システム間の情報転送が保証されます。
このアプローチにより、あらゆるコンピュータ ネットワークを加入者システムと通信ネットワークのセットとして考えることができます。 コンピュータネットワークの一般的な構造を図に示します。 6.3.
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米。 6.3. コンピュータネットワークの一般化された構造
コンピュータネットワークの分類
加入者システムの地域に応じて、コンピュータ ネットワークは 3 つの主要なクラスに分類できます。
■ グローバル ネットワーク (WAN - ワイド エリア ネットワーク)。
■ 地域ネットワーク (MAN - メトロポリタン エリア ネットワーク)。
■ ローカル ネットワーク (LAN - ローカル エリア ネットワーク)。
グローバルコンピュータ ネットワークは、さまざまな国や大陸にある加入者を結び付けます。 このようなネットワークの加入者間の対話は、電話通信回線、無線通信、および衛星通信システムに基づいて実行することができる。 グローバル コンピュータ ネットワークは、全人類の情報リソースを統合し、これらのリソースへのアクセスを組織化するという問題を解決します。
地域別コンピュータ ネットワークは、互いにかなり離れたところにいる加入者を接続します。 これには、大都市、経済地域、または個々の国の加入者が含まれる場合があります。 通常、地域コンピュータ ネットワークの加入者間の距離は数十から数百キロメートルです。
地元コンピュータ ネットワークは、狭いエリア内にある加入者を結び付けます。 現在、ローカル エリア ネットワーク加入者の地域的分散に関して特別な制限はありません。 通常、このようなネットワークは特定の場所に接続されます。ローカル コンピュータ ネットワークのクラスには、企業、企業、銀行、オフィスなどのネットワークが含まれます。 このようなネットワークの長さは 2 ～ 2.5 km に制限されることがあります。
グローバル、リージョナル、ローカルのコンピュータ ネットワークを組み合わせることで、マルチネットワーク階層を作成できます。 これらは、膨大な量の情報を処理し、限られた情報リソースにアクセスするための強力でコスト効率の高い手段を提供します。 図では、 6.4 は、コンピュータ ネットワークの可能な階層の 1 つを示しています。 ローカル コンピュータ ネットワークは地域ネットワークのコンポーネントとして含めることができ、地域ネットワークはグローバル ネットワークの一部として統合することができ、最後にグローバル ネットワークは複雑な構造を形成することもできます。
米。 6.4. コンピュータネットワークの階層
例6.4。 インターネット コンピュータ ネットワークは、最も人気のあるグローバル ネットワークです。 それは、緩やかに接続された多数のネットワークで構成されています。 インターネットの一部である各ネットワーク内には、特定の通信構造と特定の管理規律があります。 インターネット内では、異なるネットワーク間の接続の構造や方法は、特定のユーザーにとっては意味がありません。
今やあらゆる制御システムに不可欠な要素となったパーソナル コンピュータは、ローカル コンピュータ ネットワークの構築にブームをもたらしました。 そのため、新しい情報技術の開発が必要になりました。
科学、技術、生産のさまざまな分野でパーソナル コンピュータが使用されていることから、コンピュータ テクノロジの導入による最大の効率は、個々の自律型 PC によってではなく、ローカル コンピュータ ネットワークによってもたらされることがわかりました。
(1)ネットワーク加入者は…M205です。
ネットワーク管理者
パソコンユーザー
●ネットワーク情報を生成または消費するオブジェクト
通信機器
(1) ネットワーク加入者は...M205 にできません。
●コンピュータコンプレックス（缶）
端子（缶）
個々のコンピュータ (場合によっては)
利用者
(1) ネットワークサーバーはコンピュータ...M226 (サーバーはネットワークリソースのソースです)
最高のプロセッサ周波数を備えた
キーボードとモニターへのアクセスを提供する
最大量のメモリを搭載した
●リソースへのアクセスを提供する
(1)FTPサーバーは…M240
ネットワーク管理者向けのファイルが含まれるコンピュータ
電話会議を開催するための情報が含まれているコンピュータ
企業サーバー
●公衆アクセスを目的としたファイルを含むコンピュータ
(1)SMTP プロトコルは...のために設計されています。
(SMTP プロトコル TCP/IP プロトコル スイートのコンポーネント。このプロトコルは、メッセージ転送エージェント間の電子メール メッセージの交換を管理します。
POP3 プロトコル 電子メール メッセージを受信するための一般的なプロトコル。 このプロトコルは、インターネット サービス プロバイダーによってよく使用されます。 サーバー上の複数のフォルダーへのアクセスを許可する IMAP サーバーとは異なり、POP3 サーバーは 1 つのメールボックスへのアクセスのみを許可します。
インターネット上で広く使用されているネットワーク プロトコルのセット。異なるアーキテクチャとオペレーティング システムのコンピュータで構成される相互接続されたネットワーク間の通信をサポートします。 TCP/IP プロトコルには、コンピュータ間の通信の標準、ネットワーク接続の規約、メッセージのルーティングのルールが含まれています。)
おしゃべり
●メール送信
ウェブ閲覧
メールを受信
(1) コンピュータトラフィックを送信するための最も効果的な通信方法は...
●M220パッケージ
メッセージ
すべて同じように効果的です
最も一般的なネットワーク トポロジのタイプは次のとおりです。
リニアネットワーク。 2 つのエンド ノードのみが含まれ、任意の数の中間ノードが含まれ、任意の 2 つのノード間のパスは 1 つだけあります。
リングネットワーク。各ノードに 2 つのブランチが接続されているネットワーク。
ツリーネットワーク。 3 つ以上のエンド ノードと少なくとも 2 つの中間ノードを含み、2 つのノード間にパスが 1 つだけ存在するネットワーク。
スターネットワーク。中間ノードが 1 つだけ存在するネットワーク。
メッシュネットワーク。 ノード間に 2 つ以上のパスがある少なくとも 2 つのノードを含むネットワーク。
完全に接続されたネットワーク。任意の 2 つのノード間に分岐があるネットワーク。 コンピュータ ネットワークの最も重要な特徴は、そのアーキテクチャです。
ネットワークアーキテクチャ - これは、それを定義するデータ伝送ネットワークの実装された構造です。 トポロジ、デバイス構成そして オンラインでのやり取りのルール。 ネットワーク アーキテクチャの枠組みの中で、情報のコーディング、そのアドレス指定と送信、メッセージ フロー制御、エラー制御、および緊急時やパフォーマンス低下時のネットワーク動作の分析の問題が考慮されます。
最も一般的なアーキテクチャ:
- イーサネット（英語） エーテル- ブロードキャスト) - ブロードキャスト ネットワーク。 これは、ネットワーク上のすべてのステーションがすべてのメッセージを受信できることを意味します。 トポロジ - 線形または星形。 データ転送速度 10 または 100 Mbit/s。
- アークネット (接続されたリソース コンピュータ ネットワーク- 接続されたリソースのコンピュータ ネットワーク) - ブロードキャスト ネットワーク。 物理トポロジ - ツリー。 データ転送速度 2.5 Mbit/秒。
- トークンリング(リレーリングネットワーク、トークンパッシングネットワーク) - データ送信の原理が、各リングノードが何らかの短い固有のビットシーケンスの到着を待つという事実に基づいているリングネットワーク - マーカー- 隣接する前のノードから。 トークンの到着は、このノードからさらにフローに沿ってメッセージを送信できることを示します。 データ転送速度 4 または 16 Mbit/s。
- FDDI (ファイバー分散データインターフェイス) - 光ファイバー回線を介した高速データ伝送のためのネットワーク アーキテクチャ。 転送速度 - 100 Mbit/秒。 トポロジ - ダブル リングまたは混合 (スターまたはツリー サブネットを含む)。 ネットワーク内のステーションの最大数は 1000 です。機器のコストが非常に高くなります。
- ATM (非同期転送モード) - 有望ではありますが、非常に高価なアーキテクチャであり、デジタル データ、ビデオ情報、および音声を同じ回線で確実に送信します。 最大2.5Gbpsの転送速度。 光通信回線。
コンピューター ネットワーク ハードウェア。
1.コンピュータ;
2. コンピュータと通信チャネルを接続するためのデバイス。
3. コミュニケーションチャネル
4. 通信チャネルを接続（切り替え）する機器
5. ローカルネットワークに接続するデバイス。
コンピュータを通信チャネルに接続するためのデバイス
コンピュータから通信環境への情報の転送を確実に行うには、コンピュータの内部インターフェイスの信号を、通信チャネルを介して送信される信号のパラメータと調整する必要があります。
- コンピュータと通信チャネルをペアリングする機能を実行する技術デバイスは、と呼ばれます。 アダプタ 、またはネットワークアダプター。 1 つのアダプターは、1 つの通信チャネルのコンピューターとのペアリングを提供します。
- シングルチャネルアダプタに加えて、マルチチャネルインターフェイスデバイス（マルチプレクサ）も使用されます。 マルチプレクサ – これは、電子機器を複数の通信チャネルで接続するためのデバイスです。
- デジタル情報を送信するには、ビットストリームをアナログ信号に変換する必要があります。 そして受信時は逆変換を行います。 モデムはこのような変換を実行します。 モデム – 情報信号をコンピュータから通信チャネルに送信するとき、および情報信号を通信チャネルからコンピュータに受信するときに、情報信号を変調および復調する装置。
ネットワークケーブル
- (同軸 互いに絶縁された 2 本の同心導体で構成され、外側の導体はチューブの外観をしています。
- 光ファイバー ;
- ケーブルが付いている ツイストペア 2 本のワイヤが互いに絡み合って形成されるなど）。
通信チャネルを接続（切り替え）する機器
航空機の最も高価なコンポーネントは通信チャネルです。 したがって、コンピュータ ネットワークを構築するときは、複数の内部通信チャネルを 1 つの外部通信チャネルに切り替えることで、通信チャネルを節約しようとします。 スイッチング機能を実行するには、特別なデバイス、つまりハブが使用されます。
- ハブ (ハブ） そして スイッチングハブ (スイッチ) コンピュータ ネットワークのトポロジ的、機能的、および速度の能力を拡張します。 さまざまな種類のポートのセットを備えたハブにより、 ネットワークセグメントと異なるケーブルシステムを組み合わせる 。 別のネットワーク ノード、別のハブ、またはケーブル セグメントをハブ ポートに接続できます。
- 伝送媒体が限られた長さのケーブルである LAN では、ネットワークの長さを延ばすために特別なデバイス (リピータ) が使用されます。 リピータ – このタイプの物理伝送媒体によって提供される距離よりも長い距離にわたって信号を伝送するときに、信号の形状と振幅を確実に保存するデバイス。 ローカル リピータはネットワーク フラグメントを最大 50 m まで接続し、リモート リピータは最大 2000 m まで接続します。
LAN接続
ローカル ネットワークに接続するには、目的と機能が異なる次のデバイスが使用されます。
· 橋 （英語） 橋) - 2 つのローカル ネットワークを接続します。 データを変更せずにパケット形式でネットワーク間でデータを転送します。 橋はできる パケットをフィルタリングする、ローカル データ フローからネットワーク全体を保護し、他のネットワーク セグメント向けのデータのみが通過できるようにします。
· ルーター （英語） ルーター) は、ブリッジよりも効率的に共通プロトコルを使用してネットワークを接続します。 たとえば、大きなメッセージをより小さな部分に分割できるため、異なるパケット サイズを持つローカル ネットワーク間の相互作用が保証されます。
ルーターはパケットを特定のアドレスに転送したり (ブリッジは不要なパケットのみをフィルターで除外します)、パケットが通過する最適なパスを選択したり、その他多くのことを行うことができます。 ネットワークが複雑で大規模であればあるほど、ルーターを使用するメリットは大きくなります。
· ブリッジルーター （英語） ブルーター) はブリッジ/ルーターのハイブリッドであり、最初に可能な場合はルーティングを試み、それが失敗した場合はブリッジ モードに切り替わります。
· ゲートウェイ （英語） ゲートウェイ) は、ブリッジとは異なり、接続されたネットワークが次のような場合に使用されます。 さまざまなネットワークプロトコル 。 あるネットワークからゲートウェイに到着したメッセージは、次のネットワークの要件を満たす別のメッセージに変換されます。 したがって、ゲートウェイは単にネットワークを接続するだけでなく、ネットワークを単一のネットワークとして動作させることができます。
ネットワークプロトコル
インターネットの個々のセクションは、ルーターを使用して相互に通信する、さまざまなアーキテクチャのネットワークです。 送信されるデータはパケットと呼ばれる小さな部分に分割されます。 各パケットは、他のパケットとは独立してネットワークを通過します。
克服するために インターフェースの非互換性個々のコンピュータは通信プロトコルと呼ばれる特別な標準を開発します。
通信プロトコル は、異なるデータ転送デバイス間で情報を交換するための、合意された一連の特定のルールです。 通信速度、データ形式、エラー制御などのプロトコルがあります。
データ転送に関与するすべてのコンピュータが単一の通信プロトコルである TCP/IP (「TCP/IP」と読みます) を使用するため、インターネット上のネットワークは相互に無制限に通信 (つまり、通信) できます。
TCP/IP は実際には、ネットワーク上のデータ送信のさまざまな側面を定義する 2 つの異なるプロトコルです。
- TCP (伝送制御プロトコル) - エラーを含むパケットの自動再送信を使用するデータ伝送制御プロトコル。 このプロトコルは、送信された情報をパケットに分割し、受信者のパケットから情報を正しく復元する責任があります。
- IP (インターネット プロトコル) は、パケットをアドレス指定し、最終宛先に到達する途中で複数のネットワークを通過できるようにするインターネットワーキング プロトコルです。
TCP/IP プロトコルを介して情報を送信するスキームは次のとおりです。TCP プロトコルは情報をパケットに分割し、すべてのパケットに番号を付けます。 次に、IP プロトコルを使用してすべてのパケットが受信者に送信され、TCP プロトコルを使用してすべてのパケットが受信されたかどうかがチェックされます。 すべてのパケットを受信した後、TCP プロトコルはパケットを必要な順序に並べて 1 つの全体にまとめます。
上で、インターネットは多数のコンピューターで構成されており、一時的にのみ接続できるコンピューターもあれば、永続的なネットワーク IP アドレス (ホスト) を持つコンピューターもあることについて説明しました。 ネットワークと World Wide Web の違いは、WWW サーバーをサポートする特別なプログラムがインストールされているネットワークのみが開始点となることです。 ほとんどの場合、このようなコンピューターは「サーバー」と呼ばれます。
パケットはどのように受信者を見つけるのでしょうか??
インターネットに接続されている各コンピュータには、デジタル IP アドレスとシンボリック ドメイン アドレスという 2 つの同等の一意のアドレスがあります。 アドレスの割り当ては、次のスキームに従って行われます。国際組織のネットワーク インフォメーション センターがローカル ネットワークの所有者にアドレスのグループを発行し、後者がその裁量で特定のアドレスを配布します。
コンピュータの IP アドレスの長さは 4 バイトです。 通常、1 バイト目と 2 バイト目はネットワーク アドレスを定義し、3 バイト目はサブネット アドレスを定義し、4 バイト目はサブネット上のコンピュータのアドレスを定義します。 便宜上、IP アドレスは、0 ～ 255 の値をドットで区切った 4 つの数字として記述されます (例: 145.37.5.150)。 ネットワークアドレス - 145.37; サブネットアドレス - 5; サブネット内のコンピュータのアドレスは 150 です。
インターネット
対話者。 一般に、公衆アクセス ネットワークでは、加入者の各ペアに独自の物理通信回線を提供することは不可能であり、加入者がいつでも独占的に「所有」して使用できるようになります。 したがって、ネットワークは常に加入者を切り替える何らかの方法を使用し、これにより、複数の通信セッション間およびネットワーク加入者間で既存の物理チャネルが確実に分割されます。
市内電話網の交換機
市内電話ネットワークは、回線と局の構造のセットです。 PBX が 1 つあるネットワークは、非ゾーンと呼ばれます。 このようなネットワークの線形構造は加入者線のみで構成されます。 このようなネットワークの一般的な容量は、加入者 8 ～ 10,000 人です。 大容量の場合、伝送路の長さが急激に増加するため、地域化されたネットワーク構造に切り替えることをお勧めします。 この場合、市の領土は地区に分割され、各地区に 1 つの地区自動電話交換機 (RATS) が構築され、この地区の加入者が接続されます。 1 つのエリア内の加入者は 1 つの RATS を介して接続され、異なる RATS の加入者は 2 つの RATS を介して接続されます。 RATS は、一般的な場合、「各対各」原則に従って線を接続することによって相互に接続されます。 RATS 間のビームの総数は、RATS の数/2 に等しくなります。 ネットワーク容量が増加するにつれて、「各対各」原則に従って PATC を相互に接続する幹線の数が急激に増加し始め、ケーブル消費量と通信コストが過度に増加するため、ネットワーク容量が加入者が 80,000 を超える場合は、追加のスイッチング ノードが使用されます。 このようなネットワークでは、異なるエリアの自動電話交換機間の通信は着信メッセージ ノード (INO) を介して実行され、自身のノード エリア (UR) 内の通信は「各対各」の原則に基づいて、または独自のノード エリアを介して実行されます。 IMS。
