Информатика. Прикладные программные средства (стр. 3 )

В Excel используются операторы (сложение, вычитание, умножение, деление, возведение в степень, вычисление процентов), знаки (равно, меньше, больше, меньше или равно, больше или равно, не равно), связи (диапазон и объединение). Синтаксис формулы - это порядок, в котором вычисляются значения. Последовательность выполнения операторов в формуле (иерархия) такая - связи, отрицания, проценты, возведение в степень, точечные вычисления, линейные вычисления, текст, сравнение.

Расчеты начинается с вставки и редактирования формул. Используется такая технология. Выберите ячейку для формулы, например, С8. Знак =. Щелчок мышкой на С5, затем +, щелчок на С7. Окончание ввода формулы по клавише Enter. Вычисление содержимого ячейки - в строке формул это записи типа =С5+С6+С7 (здесь знак равенства означает, что далее записана формула) или типа =СУММ(D4:D7), что в обоих случаях означает суммирование содержимого ячеек из диапазона.

Функции (это запрограммированные формулы, позволяющие проводить часто встречающиеся последовательности вычислений) включаются либо через пиктограмму "Сумматор" либо через "Интеграл" и тогда запускается диалог с "Мастером функций" (см. рис. 12 и 13).

Функции задаются с помощью формул, которые выполняют вычисления по заданным величинам, называемым аргументами, и в указанном порядке. Список аргументов может состоять из чисел, текста, логических величин, массивов, значений ошибок или ссылок.

Функции могут быть вложенными, если они используются как аргументы в других функциях. В таком случае она должна возвращать аргументу значение того же типа. В формулах можно использовать до семи уровней вложения функций. Когда «функция Б» является аргументом «функции А», то «функция Б» считается вторым уровнем вложения. Если в «функции Б» содержится в качестве аргумента «функция В», то «функция В» будет считаться третьим уровнем вложения функций.

Рис. 12. Мастер функций MS Excel 2003 (шаг 1 из 2)

Рис. 13. Мастер функций MS Excel 2003 (шаг 2 из 2)

Библиотека функций программы MS Excel 2003 [5, 6, 7, 8] насчитывает около 330 различных функций, объединенных в следующие тематические группы:

·  Функции баз данных.

·  Функции даты и времени.

·  Инженерные функции.

·  Финансовые функции.

·  Информационные функции.

·  Логические функции.

·  Функции ссылки и автоподстановки.

·  Арифметические и тригонометрические функции

·  Статистические функции.

·  Текстовые функции.

Диаграммы

Для создания диаграмм используется "Мастер диаграмм". Шаг 1 из 4-х, позволяющий выбрать тип диаграмм, показан на рис. 14.

Рис. 14. Мастер диаграмм MS Excel 2003 (шаг 1 из 4)

Основные типы диаграмм следующие.

Гистограмма показывает изменение данных за определенный период времени и иллюстрирует соотношение отдельных значений данных. Категории располагаются по горизонтали, а значения по вертикали. Таким образом уделяется большее внимание изменениям во времени. Гистограмма с накоплением демонстрирует вклад отдельных элементов в общую сумму. В трехмерной гистограмме сравнение данных производится по двум осям.

Линейчатая диаграмма отражает соотношение отдельных компонентов. Категории расположены по горизонтали, а значения по вертикали. Таким образом уделяется большее внимание сопоставлению значений и меньшее - изменениям во времени. Линейчатая диаграмма с накоплением показывает вклад отдельных элементов в общую сумму.

График отражает тенденции изменения данных за равные промежутки времени.

Круговая диаграмма показывает как абсолютную величину каждого элемента ряда данных, так и его вклад в общую сумму. На круговой диаграмме может быть представлен только один ряд данных. Такую диаграмму рекомендуется использовать, когда необходимо подчеркнуть какой-либо значительный элемент. Для облегчения работы с маленькими долями диаграммы в основной диаграмме их можно объединить в один элемент, а затем разбить их в отдельную диаграмму рядом с основной.

Точечная диаграмма отображает взаимосвязь между числовыми значениями в нескольких рядах.

Диаграмма с областями подчеркивает величину изменения в течение определенного периода времени, показывая сумму введенных значений. Она также отображает вклад отдельных значений в общую сумму.

Диаграмма с областями показывает вклад каждого элемента в общую сумму, но в отличие от круговой диаграммы она может содержать несколько рядов данных. Каждое кольцо в кольцевой диаграмме представляет отдельный ряд данных.

В лепестковой диаграмме каждая категория имеет собственную ось координат, исходящую из начала координат. Линиями соединяются все значения из определенной серии. Лепестковая диаграмма позволяет сравнить общие значения из нескольких наборов данных.

Поверхностная диаграмма используется для поиска наилучшего сочетания двух наборов данных. Как на топографической карте, области с одним значением выделяются одинаковым узором и цветом.

Пузырьковая диаграмма является разновидностью точечной диаграммы. Размер маркера данных указывает значение третьей переменной. При подготовке данных следует расположить в одной строке или столбце все значения переменной x, а соответствующие значения y - в смежных строках или столбцах.

Биржевая диаграмма часто используется для демонстрации цен на акции. Этот тип диаграммы также может быть использован для научных данных. Биржевая диаграмма для наборов из трех и пяти значений может иметь две оси: одна для столбцов, представляющих интервал колебаний, другая для цен на акции.

На рис. 15 показан экран мастера диаграмм, позволяющий определить следующие основные элементы оформления диаграмм.

Рис. 15. Мастер диаграмм программы MS Excel 2003 (шаг 3 из 4)

Название диаграммы - описательный текст, автоматически связанный с осью или расположенный по центру диаграммы.

Линии сетки - линии, которые, будучи добавлены к диаграмме, облегчают просмотр и анализ данных. Линии сетки отображаются параллельно осям от делений диаграммы.

Ось - линия, часто ограничивающая с одной стороны область построения, и используемая как основа измерений для построения данных на диаграмме. В большинстве диаграмм точки данных отображаются по оси (y), которая обычно является вертикальной осью, а категории отображаются по оси (x), как правило горизонтальной.

Подпись значения - подпись, предоставляющая дополнительные сведения о точке данных, отображающей какое-либо значение ячейки. Подписями данных могут быть снабжены как отдельные точки данных, так и весь ряд целиком. В зависимости от типа диаграммы подписи данных могут отображать значения, названия рядов и категорий, доли или их комбинации.

Легенда - подпись, определяющая закраску или цвета точек данных или категорий диаграммы.

Таблица данных диаграммы - содержащая отображаемые на диаграмме данные таблица. Каждая строка таблицы данных содержит ряд данных. Таблица данных обычно связана с осью категорий и заменяет подписи оси категорий.

Введение в вычислительные сети (локальные сети)

Все вычислительные сети можно классифицировать по ряду признаков. В зависимости от расстояний между ПК различают следующие вычислительные сети:

·  вычислительные сети – ЛВС (LAN – Local Area Networks) – компьютерные сети, расположенные в пределах небольшой ограниченной территории ( здании или в соседних зданиях) не более 10 – 15 км;

·  территориальные сети – сети, охватывающие значительное географическое пространство. К территориальным сетям можно отнести сети региональные (MAN - Metropolitan Area Network) и глобальные (WAN - Wide Area Network), имеющие региональные или глобальные масштабы соответственно. Региональные сети связывают абонентов района, города или области. Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, находящихся в других странах или континентах;

·  корпоративные сети – это совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещены здания предприятия.

В настоящее время на предприятиях и в учреждениях нашли широкое применение ЛВС, основное назначение которых обеспечить доступ к разделяемым или сетевым (общим, то есть совместно используемым) ресурсам, данным и программам. Кроме того, ЛВС позволяют сотрудникам предприятий оперативно обмениваться друг с другом информацией.

ЛВС обеспечивают:

1.  Распределение данных (Data Sharing). Данные в сети хранятся на центральном ПК и могут быть доступны на рабочих станциях, поэтому на каждом рабочем месте не надо иметь накопители для хранения одной и той же информации.

2.  Распределение информационных и технических ресурсов (Resource Sharing):

·  логические диски и другие внешние запоминающие устройства (накопители на CD-ROM, DVD, ZIP и так далее);

·  каталоги (папки) и содержащиеся в них файлы;

·  к ПК устройства: принтеры, модемы и другие внешние устройства (позволяет экономно использовать ресурсы, например, печатающие устройства, модемы).

3.  Распределение программ (Software Sharing). Все пользователи сети могут совместно иметь доступ к программам (сетевым версиям), которые централизованно устанавливаются в сети.

4.  Обмен сообщениями по электронной почте (Electronic Mail). Все пользователи сети могут оперативно обмениваться информацией друг с другом посредством передачи сообщений.

Вычислительные сети, в зависимости от способов взаимодействия компьютеров в них, можно разделить на централизованные и одноранговые сети. Централизованные сети строятся на основе архитектуры "клиент-сервер", которая предполагает выделение в сети "серверов" и "клиентов". Одноранговые ЛВС основаны на равноправной (peer-to-peer) модели взаимодействия компьютеров, в которой каждый компьютер может быть как сервером, так и клиентом. 
Локальные сети могут отличаться архитектурой (Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д.) и топологией (шинная, кольцевая, “звезда”). Выбор типа ЛВС зависит от потребностей пользователей и финансовых возможностей предприятия.

Способы соединения двух ПК для совместного использования файлов

Компьютерные сети - это совокупность узлов, объединенных каналами передачи данных. Компьютерные сети также называются информационно - вычислительными сетями, вычислительными сетями или сетями передачи данных.

Рассмотрим способы соединения двух ПК, которые используются, как правило, для создания временных сетей компьютер-компьютер с целью совместного использования файлов. В этом случае компьютеры соединяются непосредственно друг с другом, без помощи дополнительного коммуникационного оборудования.

Для обмена данными между двумя компьютерами (например, настольными и переносными ПК) можно использовать различные способы их соединения:

·  прямое соединения ПК через последовательные и параллельные порты (COM, USB, LPT, IrDA, Bluetooth);

·  удаленное соединение двух компьютеров через модемы;

·  соединение двух ПК в локальную сеть, используя сетевые карты и проводные линии связи;

·  соединения двух компьютеров в локальную сеть, используя встроенные беспроводные интерфейсы Wi-Fi.

Порт COM. Наиболее простой и доступный способ соединения двух компьютеров - это прямое соединение их через асинхронный последовательный порт COM. В этом случае для соединения используется только нуль-модемный кабель. Этот способ самый доступный способ подключения, так как все ПК оснащены портами COM.

USB порт. Соединение двух компьютеров через USB порты. USB это универсальный интерфейс (последовательный порт) для подключения 127 устройств. Для соединения двух ПК требуется только кабель usb link.

LPT - порт. Два компьютера могут быть подключены через параллельные LPT - порты. Эти порты имеют восемь разрядов. Для соединения используется только нуль-модемный кабель.

IrDA - инфракрасные порты предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК к настольному компьютеру. Связь обеспечивается при условии прямой видимости, дальность передачи данных не более 1 м. Если в ПК нет встроенного iRDA адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB iRDA адаптера), подключаемого через USB-порт.

Bluetooth ("блютус") - высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстояниях до 10 метров. Если нет встроенного Bluetooth адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB bluetooth адаптера), подключаемого через USB-порт. USB bluetooth адаптеры предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК.

Связь с помощью модема. Модем – это устройство, которое преобразует цифровой сигнал ПК в аналоговый частотный сигнал, передаваемый по аналоговым телефонным линиям. С помощью модема можно подключать два ПК по телефонным линиям связи.

Соединение двух ПК в локальную сеть, использую сетевые карты и проводные линии связи. В качестве линий связи могут быть применены коаксиальный кабель или кабель "витая пара". Рассмотрим первый вариант соединений ПК на основе стандарта 10Base-2. Для выполнения соединения двух компьютеров нужны две сетевые карты с разъемом UTP, тонкий коаксиальный кабель с волновым сопротивление 50 Ом, два Т-коннектора и два терминатора. После подключение требуется настройка операционной системы.

Второй вариант соединений ПК на основе стандарта 10Base-T. Для выполнения соединения двух компьютеров нужны две сетевые карты с разъемом RJ-45, кабель "витая пара" ("нуль-хабный" кабель) и две вилки RJ-45. В этом случае требуется специальная разводка кабеля, т. е. разводка проводников на разъемах кабеля должна нестандартной и соответствовать разводке "нуль-хабного" кабеля. Например, для четырехпроводного кабеля (две пары) разводка "нуль-хабного" кабель следующая: разводка 1-2-3-6 на одном из разъемов должна соответствовать разводке 3-6-1-2 на другом разъеме. После подключение требуется настройка операционной системы.

Беспроводная связь Wi-Fi. Соединения в локальную сеть двух компьютеров напрямую используя встроенные беспроводные интерфейсы Wi-Fi. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает соединение точка-точка (соединение Ad-Hoc), которое можно применить для подключения двух ПК. Для подключения требуется два адаптера Wi-Fi.

История развития сетей ЭВМ

Необходимо отметить, что в настоящее время кроме компьютерных сетей применяются и терминальные сети. Следует различать компьютерные сети и терминальные сети. Терминальные сети строятся на других, чем компьютерные сети, принципах и на другой вычислительной технике. К терминальным сетям, например, относятся: сети банкоматов, кассы предварительной продажи билетов на различные виды транспорта и т. д.

Первые мощные компьютеры 50-годов, так называемые мэйнфреймы, были очень дорогими и предназначались только для пакетной обработки данных. Пакетная обработка данных самый эффективный режим использования процессора дорогостоящей вычислительной машины.

С появлением более дешевых процессоров начали развиваться интерактивные терминальные системы разделения времени на базе мэйнфреймов. Терминальные сети связывали мэйнфреймы с терминалами. Терминал - это устройство для взаимодействия с вычислительной машиной, которое состоит из средства ввода (например, клавиатуры) и средств вывода информации (например, дисплея).

Сами терминалы практически никакой обработки данных не осуществляли, а использовали возможности мощной и дорогой центральной ЭВМ. Эта организация работы называлась “режимом разделения времени”, так как центральная ЭВМ последовательно во времени решала задачи множества пользователей. При этом совместно использовались дорогие вычислительные ресурсы. Удаленные терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам мощных ЭВМ. Затем мощные ЭВМ объединялись между собой, так появились глобальные вычислительные сети. Таким образом, сначала сети применялись для передачи цифровых данных между терминалом и большой вычислительной машиной.

Первые локальные сети появились в начале 70-х годов, когда были выпущены мини-компьютеры. Мини-компьютеры были намного дешевле мэйнфреймов, что позволило использовать их в структурных подразделениях предприятий.

Затем появилась необходимость обмена данными между машинами разных подразделений. Для этого многие предприятия стали соединять свои мини-компьютеры и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети. Появление персональных компьютеров послужило стимулом для дальнейшего развития локальных сетей. Они были достаточно дешевыми и являлись идеальными элементами для построения сетей. Развитию ЛВС способствовало появление стандартных технологий объединения компьютеров в сети: Ethernet, Arcnet, Token Ring.

Появление качественных линии связи обеспечили достаточно высокую скорость передачи данных – 10 Мбит/с, тогда как глобальные сети, использовали только плохо приспособленные для передачи данных телефонные каналы связи, имели низкую скорость передачи – 1200 бит/c. Из-за такого различия в скоростях многие технологии, применяемые в локальных сетях, были недоступны для использования в глобальных. В настоящее время сетевые технологии интенсивно развиваются, и разрыв между локальными и глобальными сетями сокращается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. Новые технологии сделали возможным передачу таких несвойственных ранее вычислительным сетям носителей информации, как голос, видеоизображения и рисунки.

Сложность передачи мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных (задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах связи). Но эта проблема решается и конвергенция телекоммуникационных сетей (радио, телефонных, телевизионных и вычислительных сетей) открывает новые возможности для передачи данных, голоса и изображения по глобальным сетям Интернет.

Линии связи и каналы передачи данных

Для построения компьютерных сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду. В качестве физической среды в коммуникациях используются: металлы (в основном медь), сверхпрозрачное стекло (кварц) или пластик и эфир. Физическая среда передачи данных может представлять собой кабель "витая пара", коаксиальные кабель, волоконно-оптический кабель и окружающее пространство.

Линии связи или линии передачи данных - это промежуточная аппаратура и физическая среда, по которой передаются информационные сигналы (данные). В одной линии связи можно образовать несколько каналов связи (виртуальных или логических каналов), например путем частотного или временного разделения каналов. Канал связи - это средство односторонней передачи данных. Если линия связи монопольно используется каналом связи, то в этом случае линию связи называют каналом связи. Канал передачи данных - это средства двухстороннего обмена данными, которые включают в себя линии связи и аппаратуру передачи (приема) данных. Каналы передачи данных связывают между собой источники информации и приемники информации.

В зависимости от физической среды передачи данных каналы связи можно разделить на:

·  проводные линии связи без изолирующих и экранирующих оплеток;

·  кабельные, где для передачи сигналов используются такие линии связи как кабели "витая пара", коаксиальные кабели или оптоволоконные кабели;

·  беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи), использующие для передачи сигналов электромагнитные волны, которые распространяются по эфиру.

Проводные линии связи

Проводные (воздушные) линии связи используются для передачи телефонных и телеграфных сигналом, а также для передачи компьютерных данных. Эти линии связи применяются в качестве магистральных линий связи. По проводным линиям связи могут быть организованы аналоговые и цифровые каналы передачи данных. Скорость передачи по проводным линиям "простой старой телефонной линии" (POST - Primitive Old Telephone System) является очень низкой. Кроме того, к недостаткам этих линий относятся помехозащищенность и возможность простого несанкционированного подключения к сети.

Кабельные каналы связи

Кабельные линии связи имеют довольно сложную структуру. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции. В компьютерных сетях используются три типа кабелей.

Витая пара (twisted pair) — кабель связи, который представляет собой витую пару медных проводов (или несколько пар проводов), заключенных в экранированную оболочку. Пары проводов скручиваются между собой с целью уменьшения наводок. Витая пара является достаточно помехоустойчивой. Существует два типа этого кабеля: неэкранированная витая пара UTP и экранированная витая пара STP.

Характерным для этого кабеля является простота монтажа. Данный кабель является самым дешевым и распространенным видом связи, который нашел широкое применение в самых распространенных локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “звезда”. Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи соединителя RJ45. Кабель используется для передачи данных на скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Витая пара обычно используется для связи на расстояние не более нескольких сот метров. К недостаткам кабеля "витая пара" можно отнести возможность простого несанкционированного подключения к сети.

Коаксиальный кабель (coaxial cable) - это кабель с центральным медным проводом, который окружен слоем изолирующего материала для того, чтобы отделить центральный проводник от внешнего проводящего экрана (медной оплетки или слой алюминиевой фольги). Внешний проводящий экран кабеля покрывается изоляцией.

Существует два типа коаксиального кабеля: тонкий коаксиальный кабель диаметром 5 мм и толстый коаксиальный кабель диаметром 10 мм. У толстого коаксиального кабеля затухание меньше, чем у тонкого. Стоимость коаксиального кабеля выше стоимости витой пары и выполнение монтажа сети сложнее, чем витой парой.

Коаксиальный кабель применяется, например, в локальных сетях с архитектурой Ethernet, построенных по топологии типа “общая шина”. Коаксиальный кабель более помехозащищенный, чем витая пара и снижает собственное излучение. Пропускная способность – 50-100 Мбит/с. Допустимая длина линии связи – несколько километров. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее, чем к витой паре.

Кабельные оптоволоконные каналы связи. Оптоволоконный кабель (fiber optic) – это оптическое волокно на кремниевой или пластмассовой основе, заключенное в материал с низким коэффициентом преломления света, который закрыт внешней оболочкой.

Оптическое волокно передает сигналы только в одном направлении, поэтому кабель состоит из двух волокон. На передающем конце оптоволоконного кабеля требуется преобразование электрического сигнала в световой, а на приемном конце обратное преобразование.

Основное преимущество этого типа кабеля – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения. Несанкционированное подключение очень сложно. Скорость передачи данных 3Гбит/c. Основные недостатки оптоволоконного кабеля – это сложность его монтажа, небольшая механическая прочность и чувствительность к ионизирующим излучениям.

Беспроводные (радиоканалы наземной и спутниковой связи) каналы связи

Радиоканалы наземной (радиорелейной и сотовой) и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных.

Радиорелейные каналы связи

Радиорелейные каналы связи состоят из последовательности станций, являющихся ретрансляторами. Связь осуществляется в пределах прямой видимости, дальности между соседними станциями - до 50 км. Цифровые радиорелейные линии связи (ЦРРС) применяются в качестве региональных и местных систем связи и передачи данных, а также для связи между базовыми станциями сотовой связи.

Спутниковые каналы связи

В спутниковых системах используются антенны СВЧ-диапазона частот для приема радиосигналов от наземных станций и ретрансляции этих сигналов обратно на наземные станции. В спутниковых сетях используются три основных типа спутников, которые находятся на геостационарных орбитах, средних или низких орбитах. Спутники запускаются, как правило, группами. Разнесенные друг от друга они могут обеспечить охват почти всей поверхности Земли. Работа спутникового канала передачи данных представлена на рисунке 

Целесообразнее использовать спутниковую связь для организации канала связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и возможности обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках. Пропускная способность высокая – несколько десятков Мбит/c.

Сотовые каналы связи. Радиоканалы сотовой связи строятся по тем же принципам, что и сотовые телефонные сети. Сотовая связь - это беспроводная телекоммуникационная система, состоящая из сети наземных базовых приемо-передающих станций и сотового коммутатора (или центра коммутации мобильной связи).

Базовые станции подключаются к центру коммутации, который обеспечивает связь, как между базовыми станциями, так и с другими телефонными сетями и с глобальной сетью Интернет. По выполняемым функциям центр коммутации аналогичен обычной АТС проводной связи. LMDS (Local Multipoint Distribution System) - это стандарт сотовых сетей беспроводной передачи информации для фиксированных абонентов. Система строится по сотовому принципу, одна базовая станция позволяет охватить район радиусом несколько километров (до 10 км) и подключить несколько тысяч абонентов. Сами БС объединяются друг с другом высокоскоростными наземными каналами связи либо радиоканалами. Скорость передачи данных до 45 Мбит/c.

Радиоканалы WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) аналогичны Wi-Fi. WiMAX, в отличие от традиционных технологий радиодоступа, работает и на отраженном сигнале, вне прямой видимости базовой станции. Эксперты считают, что мобильные сети WiMAX открывают гораздо более интересные перспективы для пользователей, чем фиксированный WiMAX, предназначенный для корпоративных заказчиков. Информацию можно передавать на расстояния до 50 км со скоростью до 70 Мбит/с.

Радиоканалы MMDS (Multichannel Multipoint Distribution System). Эти системы способна обслуживать территорию в радиусе 50—60 км, при этом прямая видимость передатчика оператора является не обязательной. Средняя гарантированная скорость передачи данных составляет 500 Кбит/с — 1 Мбит/с, но можно обеспечить до 56 Мбит/с на один канал. 
Радиоканалы для локальных сетей. Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является технология Wi-Fi. Wi-Fi обеспечивает подключение в двух режимах: точка-точка (для подключения двух ПК) и инфраструктурное соединение (для подключения несколько ПК к одной точке доступа). Скорость обмена данными до 11 Mбит/с при подключении точка-точка и до 54 Мбит/с при инфраструктурном соединении.

Радиоканалы Bluetooht - это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних сетей. Скорость передачи данных не превышает 1 Мбит/с.

Основные понятия локальных сетей

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, объединенных каналами передачи данных. В зависимости от расстояния между компьютерами различают следующие вычислительные сети:

·  локальные вычислительные сети - LAN;

·  территориальные вычислительные сети, к которым относятся региольные MAN и глобальные WAN сети;

·  корпоративные сети.

Локальная сеть - это сеть, в которой ПК и коммуникационное оборудование находится на небольшом расстоянии друг от друга. Локальная сеть обычно предназначена для сбора, хранения, передачи, обработки и предоставления пользователям распределенной информации в пределах подразделения или фирмы. Кроме того, ЛВС, как правило, имеет выход в глобальную сеть Интернет. 

Локальные сети можно классифицировать по:

·  уровню управления;

·  назначению сети;

·  однородности сети;

·  административным отношениям между компьютерами;

·  топологии сети;

·  архитектуре.

Классификация ЛВС

По уровню управления выделяют следующие сети:

·  Локальные сети рабочих групп, которые состоят из нескольких ПК, работающих под одной операционной системой. В такой ЛВС, как правило, имеется несколько выделенных серверов: файл-сервер, сервер печати;

·  Локальные сети структурных подразделений (отделов). Данные сети содержат несколько десятков ПК и серверы типа: файл-сервер, сервер печати, сервер баз данных;

·  Локальные сети предприятий (фирм). Эти сети могут содержать свыше 100 компьютеров и серверы типа: файл-сервер, сервер печати, сервер баз данных, почтовый сервер и другие серверы.

По назначению сети подразделяются на:

·  вычислительные сети, предназначенные для расчетных работ;

·  информационно-вычислительные сети, которые предназначены, как для ведения расчетных работ, так и для предоставления информационных ресурсов;

·  информационно-советующие, которые на основе обработки данных вырабатывают информацию для поддержки принятия решений;

·  информационно-управляющие сети, которые предназначены для управления объектов на основе обработки информации.

По типам используемых компьютеров можно выделить:

·  однородные сети, которые содержат однотипные компьютеры и системное программное обеспечение;

·  неоднородные сети, которые содержат разнотипные компьютеры и системное программное.

По административным отношениям между компьютерами можно выделить:

·  сети с централизованным управлением или сети с выделенными серверами;

·  сети без централизованного управления (децентрализованные сети) или одноранговые (одноуровневые) сети.

По топологии (основным топологиям) ЛВС делятся на:

·  сети с топологией "общая шина";

·  сети типа "звезда";

·  топология "кольцо".

По архитектуре (основным типам архитектур) ЛВС делятся на:

·  сEthernet;

·  Arcnet;

·  Token ring;

·  FDDI.

Конфигурация ЛВС

По административным отношениям между узлами можно выделить сети с централизованным управлением или сети с выделенными серверами (серверные сети) и сети без централизованного управления или сети без выделенного сервера (децентрализованные сети), так называемые, одноранговые (одноуровневые) сети.

Сети с централизованным управлением называются иерархическими, а децентрализованные сети равноправными. В сетях с централизованным управлением один из компьютеров является сервером, а остальные ПК - рабочими станциями.

Серверы - это высокопроизводительные компьютеры с винчестерами большой емкости и с высокоскоростной сетевой картой, которые отвечают за хранение данных, организацию доступа к этим данным и передачу данных рабочим станциям или клиентам. Рабочие станции. Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются рабочими станциями или клиентами.

Одноранговые (одноуровневые или равноправные) сети

В сетях с децентрализованным управлением нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и единого компьютера для хранения данных. Одноранговая сеть – сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя и, как правило, пароль для входа в него в момент загрузки ОС. Равноправность ПК означает, что администратор каждого компьютера в сети может преобразовать свой локальный ресурс в разделяемый и устанавливать права доступа к нему и пароли. Он же отвечает за сохранность или работоспособность этого ресурса. Локальный ресурс - ресурс, доступный только с ПК, на котором он находится. Ресурс ПК, доступный для других компьютеров сети, называется разделяемым или совместно используемым. Таким образом, одноранговая сеть - это сеть, в которой каждая рабочая станция может разделить все или некоторые из ее ресурсов с другими рабочими станциями сети. Но отсутствие выделенного сервера не позволяет администратору сети централизовано управлять всеми ресурсами одноранговой сети. Каждая рабочая станция может выполнять функции, как клиента, так и сервера, т. е. предоставлять ресурсы другим рабочим станциям сети и использовать ресурсы других рабочих станций. Одноранговые сети могут быть организованы на базе всех современных 32-разрядных операционных систем – Windows 95/98, Windows 2000, Windows XP, Windows VISTA. Для эффективной работы в одноранговой сети количество рабочих станций не должно быть более 10.

Достоинства одноранговой сети:

·  низкая стоимость;

·  высокая надежность.

Недостатки:

·  работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10;

·  слабая защита информации;

·  сложность обновления и изменения ПО рабочих станций.

Серверные локальные сети (многоуровневые или иерархические)

В сетях с централизованным управлением сервер обеспечивает взаимодействия между рабочими станциями, выполняет функции хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и предоставляет результаты обработки пользователю. Необходимо отметить, что обработка данных может осуществляться и на сервере.

Сети с централизованным управлением, в которых сервер предназначен только хранения и выдачи клиентам информации по запросам, называются сетями с выделенным файл-сервером. Системы, в которых на сервере наряду с хранением осуществляется и обработка информации, называются системами "клиент-сервер".

Необходимо отметить, что в серверных сетях клиенту непосредственно доступны только ресурсы серверов. Но рабочие станции, входящие в сеть с централизованным управлением, могут одновременно организовать между собой одноранговую сеть со всеми ее возможностями.

Программное обеспечение, управляющее работой сетей с централизованным управлением, состоит из двух частей:

·  сетевой операционной системы, устанавливаемой на сервере;

·  программного обеспечения на рабочей станции, представляющего набор программ, работающих под управлением операционной системы, которая установлена на рабочей станции. При этом на разных рабочих станциях в одной сети могут быть установлены различные операционные системы.

В больших иерархических сетях в качестве сетевых ОС используются UNIX и LINUX, которые являются более надежными. Для сетей среднего масштаба наиболее популярной сетевой ОС является Windows 2003 Server.

В зависимости от способов использования сервера в иерархических сетях различают серверы следующих типов:

·  Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы или (и) совместно используемые программы.

·  баз данных. На сервере размещается сетевая база данных.

·  Принт-сервер. К компьютеру подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций.

·  Почтовый сервер. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети.

Достоинства:

·  выше скорость обработки данных;

·  обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;

·  проще в управлении по сравнению с одноранговыми сетями;

Недостатки:

·  сеть дороже из-за выделенного сервера;

·  менее гибкая по сравнению с равноправной сетью.

Сетевые топологии

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных. 

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии:

·  физическая "шина" (bus);

·  физическая “звезда” (star);

·  физическое “кольцо” (ring);

·  "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

Шинная топология

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т. е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т. е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной.

Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно).

Преимущества сетей шинной топологии:

·  отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом;

·  сеть легко настраивать и конфигурировать;

·  сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов.

Недостатки сетей шинной топологии:

·  разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

·  ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

·  трудно определить дефекты соединений.

Топология типа “звезда”

В сети построенной по топологии типа “звезда” каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. 

Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т. е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet. 

Преимущества сетей топологии звезда:

·  легко подключить новый ПК;

·  имеется возможность централизованного управления;

·  сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки сетей топологии звезда:

·  отказ хаба влияет на работу всей сети;

·  большой расход кабеля.

Топология “кольцо”

В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. 

Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо.

Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети.

Как правило, в чистом виде топология “кольцо” не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии.

Топология Token Ring

Эта топология основана на топологии "физическое кольцо с подключением типа звезда". В данной топологии все рабочие станции подключаются к центральному концентратору (Token Ring) как в топологии физическая звезда. Центральный концентратор - это интеллектуальное устройство, которое с помощью перемычек обеспечивает последовательное соединение выхода одной станции со входом другой станции.

Другими словами с помощью концентратора каждая станция соединяется только с двумя другими станциями (предыдущей и последующей станциями). Таким образом, рабочие станции связаны петлей кабеля, по которой пакеты данных передаются от одной станции к другой и каждая станция ретранслирует эти посланные пакеты. В каждой рабочей станции имеется для этого приемо-передающее устройство, которое позволяет управлять прохождением данных в сети. Физически такая сеть построена по типу топологии “звезда”. Концентратор создаёт первичное (основное) и резервное кольца. Если в основном кольце произойдёт обрыв, то его можно обойти, воспользовавшись резервным кольцом, так как используется четырёхжильный кабель. Отказ станции или обрыв линии связи рабочей станции не вличет за собой отказ сети как в топологии кольцо, потому что концентратор отключет неисправную станцию и замкнет кольцо передачи данных. 

В архитектуре Token Ring маркер передаётся от узла к узлу по логическому кольцу, созданному центральным концентратором. Такая маркерная передача осуществляется в фиксированном направлении (направление движения маркера и пакетов данных представлено на рисунке стрелками синего цвета). Станция, обладающая маркером, может отправить данные другой станции.

Для передачи данных рабочие станции должны сначала дождаться прихода свободного маркера. В маркере содержится адрес станции, пославшей этот маркер, а также адрес той станции, которой он предназначается. После этого отправитель передает маркер следующей в сети станции для того, чтобы и та могла отправить свои данные.

Один из узлов сети (обычно для этого используется файл-сервер) создаёт маркер, который отправляется в кольцо сети. Такой узел выступает в качестве активного монитора, который следит за тем, чтобы маркер не был утерян или разрушен.

Преимущества сетей топологии Token Ring:

·  топология обеспечивает равный доступ ко всем рабочим станциям;

·  высокая надежность, так как сеть устойчива к неисправностям отдельных станций и к разрывам соединения отдельных станций.

Недостатки сетей топологии Token Ring: большой расход кабеля и соответственно дорогостоящая разводка линий связи

Литература

1.  , , Информатика. Систематический курс. 11 кл. , БИНОМ

2.  , Ракитина . Систематический курс. 10 кл. , БИНОМ

3.  и др. Информатика. 10-11 кл. 2005, Просвещение

4.  Гохберг технологии: Учебник для

5.  , Бурда : Учеб. пособие. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К»; Ростов н/Д: Наука-Пресс, 2007.

6.  , Пескова ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2006. – 352 с.: ил. – («Профессиональное образование»).

7.  Михеева технологии: Учеб. пособие для сред. проф. образования – М.: Издательский центр «Академия», 2005.

8.  , Хеннер . 11 кл. , БИНОМ

9.  , Информатика. 10 кл. , БИНОМ

10.  Угринович и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 10 класса / . – 3-е изд., испр. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. – 387с.: ил.

11.  Информатика и информационные технологии. Учебник для 10-11 классов. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005.

Оригинал-макет и компьютерная верстка:

, ,

методисты отдела информационных технологий

5

,

E-mail: *****@***ru