Устройство, необходимое для обмена информацией с другими компьютерами по телефонным каналам
Обновлено: 03.07.2024
Компьютерная сеть или сеть передачи данных — это телекоммуникационная сеть, которая позволяет компьютерам обмениваться данными. В компьютерных сетях сетевые вычислительные устройства обмениваются данными друг с другом, используя канал передачи данных. Соединения между узлами устанавливаются с использованием либо кабельной, либо беспроводной среды. Самой известной компьютерной сетью является Интернет.
Сетевые компьютерные устройства, которые отправляют, направляют и завершают данные, называются сетевыми узлами. [1] Узлы могут включать хосты, такие как персональные компьютеры, телефоны, серверы, а также сетевое оборудование. Можно сказать, что два таких устройства объединены в сеть, когда одно устройство может обмениваться информацией с другим устройством, независимо от того, имеют ли они прямое соединение друг с другом.
Компьютерные сети различаются средой передачи, используемой для передачи их сигналов, протоколами связи для организации сетевого трафика, размером сети, топологией и организационным назначением.
Компьютерные сети поддерживают огромное количество приложений и служб, таких как доступ к всемирной паутине, цифровое видео, цифровое аудио, совместное использование приложений и серверов хранения, принтеров и факсимильных аппаратов, а также использование приложений электронной почты и обмена мгновенными сообщениями. а также многие другие. В большинстве случаев коммуникационные протоколы для конкретных приложений накладываются друг на друга (т. е. передаются как полезная нагрузка) поверх других более общих коммуникационных протоколов.
Свойства
Компьютерные сети можно рассматривать как отрасль электротехники, телекоммуникаций, компьютерных наук, информационных технологий или вычислительной техники, поскольку они опираются на теоретическое и практическое применение связанных дисциплин.
Компьютерная сеть облегчает межличностное общение, позволяя пользователям эффективно и легко общаться с помощью различных средств: электронной почты, обмена мгновенными сообщениями, чатов, телефона, видеотелефонных звонков и видеоконференций. Предоставление доступа к информации на общих устройствах хранения данных является важной функцией многих сетей. Сеть позволяет обмениваться файлами, данными и другими типами информации, предоставляя авторизованным пользователям возможность доступа к информации, хранящейся на других компьютерах в сети. Сеть позволяет совместно использовать сетевые и вычислительные ресурсы. Пользователи могут получать доступ к ресурсам, предоставляемым устройствами в сети, и использовать их, например, для печати документа на общем сетевом принтере. Распределенные вычисления используют вычислительные ресурсы в сети для выполнения задач. Компьютерная сеть может использоваться компьютерными взломщиками для распространения компьютерных вирусов или компьютерных червей на устройствах, подключенных к сети, или для предотвращения доступа этих устройств к сети посредством атаки типа "отказ в обслуживании".
Сетевой пакет
Компьютерные каналы связи, которые не поддерживают пакеты, такие как традиционные двухточечные телекоммуникационные каналы, просто передают данные в виде потока битов. Однако большая часть информации в компьютерных сетях передается в пакетах. Сетевой пакет – это форматированная единица данных (список битов или байтов, обычно от нескольких десятков байт до нескольких килобайт), передаваемая по сети с коммутацией пакетов.
В пакетных сетях данные форматируются в пакеты, которые отправляются по сети к месту назначения. Как только пакеты прибывают, они снова собираются в исходное сообщение. С пакетами полоса пропускания среды передачи может быть лучше распределена между пользователями, чем если бы сеть была коммутируемой. Когда один пользователь не отправляет пакеты, канал может быть заполнен пакетами от других пользователей, и, таким образом, стоимость может быть разделена с относительно небольшим вмешательством, при условии, что канал не перегружен.
Пакеты состоят из двух типов данных: управляющей информации и пользовательских данных (полезной нагрузки). Управляющая информация предоставляет данные, необходимые сети для доставки пользовательских данных, например: исходные и конечные сетевые адреса, коды обнаружения ошибок и информацию о последовательности. Как правило, управляющая информация содержится в заголовках и трейлерах пакетов, а между ними находятся полезные данные.
Часто маршрут, по которому должен пройти пакет через сеть, недоступен сразу. В этом случае пакет ставится в очередь и ожидает освобождения канала.
Сетевые узлы
Помимо любой физической среды передачи, сети содержат дополнительные базовые структурные элементы системы, такие как контроллер сетевого интерфейса (NIC), повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, модемы и брандмауэры.
Типы сетей
Наносеть. Наноразмерная коммуникационная сеть имеет ключевые компоненты, реализованные на наноуровне, включая носители сообщений, и использует физические принципы, которые отличаются от механизмов связи на макроуровне.Наноразмерная связь расширяет связь до очень маленьких датчиков и приводов, таких как те, что находятся в биологических системах, а также имеет тенденцию работать в средах, которые были бы слишком суровыми для классической связи. [16]
Персональная сеть — Персональная сеть (PAN) — это компьютерная сеть, используемая для связи между компьютерами и различными информационными технологическими устройствами, находящимися рядом с одним человеком. Некоторыми примерами устройств, которые используются в PAN, являются персональные компьютеры, принтеры, факсимильные аппараты, телефоны, КПК, сканеры и даже игровые приставки. PAN может включать в себя проводные и беспроводные устройства. Дальность действия PAN обычно достигает 10 метров. [17] Проводная персональная сеть обычно состоит из соединений USB и FireWire, а такие технологии, как Bluetooth и инфракрасная связь, обычно образуют беспроводную персональную сеть.
Локальная сеть. Локальная сеть (LAN) – это сеть, которая соединяет компьютеры и устройства в ограниченной географической зоне, например в доме, школе, офисном здании или группе близко расположенных зданий. Каждый компьютер или устройство в сети является узлом. Проводные локальные сети, скорее всего, основаны на технологии Ethernet. Более новые стандарты, такие как ITU-T G.hn, также позволяют создавать проводные локальные сети с использованием существующей проводки, такой как коаксиальные кабели, телефонные линии и линии электропередач. [18]
Определяющими характеристиками локальной сети, в отличие от глобальной сети (WAN), являются более высокая скорость передачи данных, ограниченный географический диапазон и отсутствие зависимости от выделенных линий для обеспечения подключения. Текущие технологии Ethernet или другие технологии локальных сетей IEEE 802.3 работают со скоростью передачи данных до 100 Гбит/с, стандартизованной IEEE в 2010 году. [19] В настоящее время разрабатывается Ethernet со скоростью 400 Гбит/с.
Локальную сеть можно подключить к глобальной сети с помощью маршрутизатора.
Домашняя сеть. Домашняя сеть (HAN) — это жилая локальная сеть, используемая для связи между цифровыми устройствами, обычно развернутыми дома, обычно небольшим количеством персональных компьютеров и аксессуаров, таких как принтеры и мобильные вычислительные устройства. Важной функцией является совместное использование доступа в Интернет, часто широкополосного доступа через поставщика кабельного телевидения или цифровой абонентской линии (DSL).
Сеть хранения данных. Сеть хранения данных (SAN) – это выделенная сеть, обеспечивающая доступ к консолидированному хранилищу данных на уровне блоков. Сети SAN в основном используются для того, чтобы сделать устройства хранения, такие как дисковые массивы, ленточные библиотеки и оптические музыкальные автоматы, доступными для серверов, чтобы они выглядели как локально подключенные устройства для операционной системы. SAN обычно имеет свою собственную сеть устройств хранения, которые, как правило, недоступны через локальную сеть для других устройств. Стоимость и сложность сетей хранения данных снизились в начале 2000-х годов до уровней, позволяющих более широкое внедрение как в корпоративных средах, так и в средах малого и среднего бизнеса.
Сеть кампуса. Сеть кампуса (CAN) состоит из соединения локальных сетей в пределах ограниченной географической области. Сетевое оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) и средства передачи (оптоволокно, медные заводы, кабели категории 5 и т. д.) почти полностью принадлежат арендатору/владельцу кампуса (предприятию, университету, правительству и т. д.).
Например, сеть университетского городка, скорее всего, будет соединять различные здания кампуса, соединяя академические колледжи или факультеты, библиотеку и студенческие общежития.
Магистральная сеть. Магистральная сеть является частью инфраструктуры компьютерной сети, которая обеспечивает путь для обмена информацией между различными локальными сетями или подсетями. Магистраль может связать воедино различные сети в одном и том же здании, в разных зданиях или на большой территории.
Например, крупная компания может внедрить магистральную сеть, чтобы соединить отделы, расположенные по всему миру. Оборудование, связывающее сети подразделений, составляет основу сети. При проектировании магистрали сети критически важными факторами, которые необходимо учитывать, являются производительность сети и ее перегрузка. Обычно пропускная способность магистральной сети больше, чем у отдельных сетей, подключенных к ней.
Другим примером магистральной сети является магистраль Интернета, представляющая собой набор глобальных сетей (WAN) и основных маршрутизаторов, которые связывают воедино все сети, подключенные к Интернету.
Городская сеть. Городская сеть (MAN) — это крупная компьютерная сеть, обычно охватывающая город или большой кампус
Глобальная вычислительная сеть. Глобальная вычислительная сеть (WAN) – это компьютерная сеть, охватывающая большую географическую территорию, например город, страну, или даже межконтинентальные расстояния. WAN использует канал связи, который сочетает в себе множество типов носителей, таких как телефонные линии, кабели и радиоволны. WAN часто использует средства передачи, предоставляемые обычными операторами связи, такими как телефонные компании.Технологии WAN обычно функционируют на трех нижних уровнях эталонной модели OSI: физическом уровне, уровне канала передачи данных и сетевом уровне.
Частная сеть предприятия. Частная сеть предприятия – это сеть, которую строит одна организация для соединения своих офисов (например, производственных площадок, головных офисов, удаленных офисов, магазинов), чтобы они могли совместно использовать компьютерные ресурсы.
Виртуальная частная сеть. Виртуальная частная сеть (VPN) представляет собой оверлейную сеть, в которой некоторые связи между узлами передаются через открытые соединения или виртуальные каналы в какой-либо более крупной сети (например, в Интернете), а не по физическим проводам. В этом случае говорят, что протоколы канального уровня виртуальной сети туннелируются через более крупную сеть. Одним из распространенных приложений является безопасная связь через общедоступный Интернет, но VPN не обязательно должна иметь явные функции безопасности, такие как аутентификация или шифрование контента. Например, виртуальные частные сети можно использовать для разделения трафика разных сообществ пользователей в базовой сети с надежными функциями безопасности.
VPN может иметь максимальную производительность или иметь определенное соглашение об уровне обслуживания (SLA) между клиентом VPN и поставщиком услуг VPN. Как правило, VPN имеет более сложную топологию, чем точка-точка.
Глобальная вычислительная сеть. Глобальная вычислительная сеть (GAN) – это сеть, используемая для поддержки мобильных устройств в произвольном количестве беспроводных локальных сетей, зон покрытия спутников и т. д. Ключевой проблемой мобильной связи является передача пользовательских сообщений из одного локального покрытия. область к следующей. В проекте IEEE 802 это включает последовательность наземных беспроводных локальных сетей. [20]
Интранет
Интранет – это набор сетей, находящихся под контролем одного административного объекта. Интранет использует протокол IP и инструменты на основе IP, такие как веб-браузеры и приложения для передачи файлов. Административный объект ограничивает использование интрасети авторизованными пользователями. Чаще всего интранет — это внутренняя локальная сеть организации. Большая интрасеть обычно имеет по крайней мере один веб-сервер для предоставления пользователям организационной информации. Интранет — это также все, что находится за маршрутизатором в локальной сети.
Экстранет
Экстранет — это сеть, которая также находится под административным контролем одной организации, но поддерживает ограниченное подключение к определенной внешней сети. Например, организация может предоставить доступ к некоторым аспектам своей интрасети для обмена данными со своими деловыми партнерами или клиентами. Этим другим объектам не обязательно доверять с точки зрения безопасности. Сетевое подключение к экстрасети часто, но не всегда, реализуется через технологию WAN.
Даркнет
Даркнет – это оверлейная сеть, обычно работающая в Интернете и доступная только через специализированное программное обеспечение. Даркнет — это анонимная сеть, в которой соединения устанавливаются только между доверенными узлами, иногда называемыми «друзьями» (F2F) [21], с использованием нестандартных протоколов и портов.
Даркнеты отличаются от других распределенных одноранговых сетей тем, что совместное использование является анонимным (то есть IP-адреса не публикуются публично), поэтому пользователи могут общаться, не опасаясь вмешательства правительства или корпорации. [22]
Лицензия
Информация, люди и технологии, созданные Википедией при содействии Барта Пурсела, находятся под лицензией Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License, если не указано иное.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
модем (от «modulator/demodulator») — любое из класса электронных устройств, которые преобразуют цифровые сигналы данных в модулированные аналоговые сигналы, подходящие для передачи по аналоговые телекоммуникационные цепи. Модем также принимает модулированные сигналы и демодулирует их, восстанавливая цифровой сигнал для использования оборудованием для передачи данных. Таким образом, модемы позволяют установленным телекоммуникационным средствам поддерживать широкий спектр передачи данных, таких как электронная почта между персональными компьютерами, факсимильная передача между факсимильными аппаратами или загрузка аудио-видео файлов с сервера World Wide Web в дом. компьютер.
Большинство модемов поддерживают голосовой диапазон; т. е. они позволяют цифровому оконечному оборудованию обмениваться данными по телефонным каналам, которые спроектированы с учетом узкополосных требований человеческого голоса.Кабельные модемы, с другой стороны, поддерживают передачу данных по гибридным оптоволоконным коаксиальным каналам, которые изначально были разработаны для предоставления широкополосных телевизионных услуг. И голосовые, и кабельные модемы продаются как отдельно стоящие модули размером с книгу, которые подключаются к телефонной или кабельной розетке и порту на персональном компьютере. Кроме того, модемы голосового диапазона устанавливаются в виде печатных плат непосредственно в компьютеры и факсимильные аппараты. Они также доступны в виде небольших устройств размером с карту, которые подключаются к портативным компьютерам.
Компьютеры размещают веб-сайты, состоящие из HTML, и отправляют текстовые сообщения так же просто, как. РЖУ НЕ МОГУ. Взломайте этот тест, и пусть какая-нибудь технология подсчитает ваш результат и раскроет вам его содержание.
Рабочие параметры
Модемы частично взаимодействуют друг с другом, и для этого они должны следовать соответствующим протоколам или операционным стандартам. Мировые стандарты для модемов голосового диапазона устанавливаются рекомендациями серии V, опубликованными Сектором стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (МСЭ). Помимо других функций, эти стандарты устанавливают сигнализацию, с помощью которой модемы инициируют и завершают связь, устанавливают совместимые схемы модуляции и кодирования и достигают одинаковых скоростей передачи. Модемы имеют возможность «откатиться» на более низкие скорости, чтобы приспособиться к более медленным модемам. «Полнодуплексные» стандарты допускают одновременную передачу и прием, что необходимо для интерактивного общения. «Полудуплексные» стандарты также допускают двустороннюю связь, но не одновременно; таких модемов достаточно для факсимильной передачи.
Сигналы данных состоят из нескольких чередований между двумя значениями, представленными двоичными цифрами или битами, 0 и 1. С другой стороны, аналоговые сигналы состоят из изменяющихся во времени волнообразных колебаний значений, очень похожих на тоны человеческий голос. Чтобы представить двоичные данные, флуктуирующие значения аналоговой волны (то есть ее частота, амплитуда и фаза) должны быть изменены или модулированы таким образом, чтобы представить последовательности битов, которые составляют сигнал данных. Модемы используют для этого ряд методов; они отмечены ниже в разделе «Разработка модемов голосового диапазона».
Каждый измененный элемент модулированной несущей (например, сдвиг с одной частоты на другую или сдвиг между двумя фазами) называется бод. В ранних модемах голосового диапазона, начиная с начала 1960-х годов, один бод представлял один бит, так что модем, работающий, например, со скоростью 300 бод в секунду (или, проще говоря, 300 бод), передавал данные со скоростью 300 бит в секунду. В современных модемах бод может представлять собой много битов, так что более точной мерой скорости передачи являются биты или килобиты (тысячи бит) в секунду. В ходе разработки модемы увеличили пропускную способность с 300 бит в секунду (бит/с) до 56 килобит в секунду (кбит/с) и выше. Кабельные модемы достигают пропускной способности в несколько мегабит в секунду (Мбит/с; миллионов бит в секунду). При самых высоких скоростях передачи должны использоваться схемы канального кодирования, чтобы уменьшить ошибки передачи. Кроме того, можно использовать различные схемы исходного кодирования для «сжатия» данных до меньшего количества битов, увеличивая скорость передачи информации без увеличения скорости передачи данных.
Разработка модемов голосового диапазона
Первое поколение
Хотя это и не имеет прямого отношения к цифровой передаче данных, ранние работы Bell System над телефотографическими аппаратами (предшественниками современных факсимильных аппаратов) в 1930-х годах привели к методам преодоления некоторых искажений сигнала, присущих телефонным цепям. Среди этих разработок были методы коррекции для преодоления смазывания факсимильных сигналов, а также методы преобразования факсимильных сигналов в несущий сигнал с частотой 1800 Гц, который можно было передавать по телефонной линии.
Первые попытки разработки цифровых модемов, по-видимому, были связаны с необходимостью передачи данных для ПВО Северной Америки в 1950-х годах. К концу того десятилетия данные передавались со скоростью 750 бит в секунду по обычным телефонным линиям. Первым коммерчески доступным модемом в Соединенных Штатах был модем Bell 103, представленный в 1962 году американской телефонной и телеграфной компанией (AT&T). Bell 103 допускал полнодуплексную передачу данных по обычным телефонным линиям со скоростью передачи данных до 300 бит в секунду. Для отправки и приема двоичных данных по телефонной линии использовались две пары частот (по одной паре для каждого направления).Двоичная 1 сигнализировалась сдвигом на одну частоту пары, а двоичный 0 сигнализировалась сдвигом на другую частоту пары. Этот тип цифровой модуляции известен как частотная манипуляция или FSK. Другой модем, известный как Bell 212, был представлен вскоре после Bell 103. Передавая данные со скоростью 1200 бит или 1,2 килобита в секунду по полнодуплексным телефонным линиям, Bell 212 использовал фазовую манипуляцию. или PSK для модуляции несущего сигнала частотой 1800 Гц. В PSK данные представлены в виде фазовых сдвигов одного несущего сигнала. Таким образом, двоичная 1 может быть отправлена как фазовый сдвиг на ноль градусов, а двоичный 0 может быть отправлена как фазовый сдвиг на 180 градусов.
В период с 1965 по 1980 год были приложены значительные усилия для разработки модемов, обеспечивающих еще более высокую скорость передачи. Эти усилия были сосредоточены на преодолении различных нарушений телефонных линий, которые напрямую ограничивали передачу данных. В 1965 году Роберт Лаки из Bell Laboratories разработал автоматический адаптивный эквалайзер для компенсации смазывания символов данных друг другом из-за несовершенной передачи по телефонной линии. Хотя концепция эквалайзера была хорошо известна и применялась к телефонным линиям и кабелям в течение многих лет, старые эквалайзеры были исправлены и часто настраивались вручную. Появление автоматического эквалайзера позволило передавать данные с высокой скоростью по коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN) без какого-либо вмешательства человека. Более того, в то время как методы адаптивной коррекции компенсировали несовершенства в пределах номинальной трехкилогерцовой полосы пропускания голосовой цепи, усовершенствованные методы модуляции позволяли передавать данные на еще более высоких скоростях в этой полосе пропускания. Одним из важных методов модуляции была квадратурная амплитудная модуляция, или QAM. В QAM двоичные цифры передаются как дискретные амплитуды двух фаз электромагнитной волны, причем каждая фаза сдвинута на 90 градусов по отношению к другой. Частота несущего сигнала находилась в диапазоне от 1800 до 2400 герц. QAM и адаптивная коррекция позволяли передавать данные со скоростью 9,6 килобит в секунду по четырехпроводным каналам. Затем последовали дальнейшие усовершенствования модемной технологии, так что к 1980 году появились коммерчески доступные модемы первого поколения, способные передавать данные со скоростью 14,4 кбит/с по четырехпроводным выделенным линиям.
Читайте также: