Как передается информация в сети
Разбираем основные характеристики компьютерных сетей: скорость передачи данных и пропускную способность, а также рассказываем о сетевой топологии.
Сети имеют множество различных характеристик — параметров, которые описывают свойства и возможности конкретной сети. К ним относятся:
- скорость передачи данных — количество информации, которую может передавать сеть за единицу времени;
- пропускная способность — максимальный объем данных, которым может быть передан за единицу времени;
- топология сети — то, как именно компьютеры и другие сетевые устройства физически связаны между собой;
- надежность — способность сети сохранять работоспособность при сбоях и отказах оборудования;
- масштабируемость — возможность сети расширяться и поддерживать увеличение количества устройств и объема передаваемых данных;
- и другие характеристики.
Разбираться в этих характеристиках важно — это помогает принимать обоснованные решения и оптимизировать работу сети для различных задач. Например, для потокового видео важна высокая скорость, в то время как для передачи больших файлов приоритетной может быть высокая пропускная способность.
Остановимся на одной из важнейших характеристик сети — скорости передачи информации. И начнем с основы основ: единиц измерения информации.
Скорость передачи информации и пропускная способность
Основная единица измерения информации в сети — бит, остальные единицы являются производными от нее.
Бит — это самая маленькая единица информации, которая может принимать одно из двух значений: 0 или 1 (включено или выключено, верно или неверно, да или нет и пр.). Физические сигналы, с помощью которых передается информация, по сути представляют из себя именно последовательность бит.
Скорость передачи информации — это количество бит (байт, КБ и т.д.), которое передается по каналу связи за единицу времени. Например, за одну секунду.
Максимальная скорость передачи информации по каналу связи называется пропускной способностью канала.
Основная единица измерения скорости — бит в секунду (бит/с). Для характеристики быстродействующих каналов применяют килобиты в секунду (Кбит/с) и мегабиты в секунду (Мбит/c). Иногда используют байты в секунду (байт/с) и килобайты в секунду (КБ/с).
Объем информации, переданной по каналу за время, вычисляется по формуле:
I = v * t
Где:
- I — объем информации;
- v – скорость передачи информации;
- t — время передачи информации.
Представьте, что вы хотите передать файл объемом 10 МБ через сеть. Чтобы понять, сколько времени займет передача, мы используем соответствующие единицы измерения:
- 10 МБ равно 80 Мбит (так как 1 МБ равен 8 Мбит).
- 1 Мбит равен 1024 Кбит.
Теперь переведем в Кбит:
10 МБ = 80 Мбит = 80 * 1024 Кбит = 81 920 Кбит.
Если скорость передачи данных в сети составляет, например, 100 Mbps (мегабит в секунду), то передача 81920 Кбит займет 0,82 секунды (81 920 Кбит / 100 Mbps).
Физическая топология
Топология сети — это способ, которым соединены устройства в сети. Она описывает схему прокладки кабеля, физическое расположение устройств и взаимосвязи между ними. Ее можно сравнить со схемой метро или картой дорог: различные станции (устройства) соединены линиями (кабелями, радиосигналами и т.д.). От того, как именно связаны эти устройства, зависит, как информация будет передаваться по сети.
Выбор физической топологии зависит от многих факторов. Например, от того, какое оборудование используется, какую скорость и надежность передачи данных мы хотим получить, и даже от стоимости кабелей и другого оборудования. Если нужно, чтобы сеть была очень надежной, можно выбрать топологию, которая позволяет быстро выявлять и устранять проблемы. А если важна простота и низкая стоимость, можно выбрать более простую топологию.
Простые базовые топологии почти не используются в современном мире в чистом виде. Но они являются отличной отправной точкой для понимания влияния структуры сети на ее характеристики. Рассмотрим несколько таких примеров.
Полносвязанная топология
В полносвязной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными. Благодаря этому обеспечивается высокая надежность всей сети, так как проблемы одного устройства не влияют на работу других. Однако она требует большого количества соединений, что может быть дорого и сложно в реализации, особенно при большом количестве устройств.
Шинная топология
В шинной топологии все устройства подключены к одному кабелю (шине). Передача данных осуществляется по этому кабелю, и все устройства могут получать эти данные.
Такая топология проста в реализации и экономична, но не очень надежна: если шина повреждается, вся сеть может перестать работать. Кроме того, она имеет ограничения по длине кабеля и количеству устройств.
Топология «Звезда»
Здесь все устройства подключены к центральному узлу: коммутатору или концентратору. Он управляет передачей данных между устройствами — это обеспечивает хорошую изоляцию устройств и простоту расширения сети. Если одно устройство выходит из строя, это не влияет на работу других. Однако она зависит от центрального узла, и если он выходит из строя, вся сеть может быть нарушена.
Кольцевая топология
В ней все устройства соединены в кольцо, и каждый узел связан с двумя соседними узлами. Данные передаются по кольцу от одного устройства к другому. Это обеспечивает надежную передачу данных, но добавление или удаление устройств может быть сложным, и если один узел выходит из строя, передача данных по кольцу нарушается.
Заключение
Теперь вы знаете, как передаются данные в сети, и разбираетесь в основных топологиях. Этот навык помогает правильно проектировать и разворачивать сети, обеспечивать их производительность, отказоустойчивость и безопасность. Он упрощает диагностику проблем, оптимизирует затраты на оборудование и позволяет выбирать решения, которые лучше всего подходят под конкретные задачи.
