Содержание

Введение

Что означает мультимедиа? Каковы сферы ее применения? Целесообразно начать рассмотрение вопросов данной работы с главных исходных понятий, просмотреть существующие варианты определений, далее рассмотреть какие задачи в зависимости от требований сферы применения решают мультимедийные системы, что входит в их состав, как использовать компьютер в качестве основы для создания звукозаписывающей студии.
Мультимедиа – это технология, позволяющая объединить данные, звук, анимацию и графические изображения, переводить их из аналоговой формы в цифровую и обратно. «Мультимедиа» – сложное слово, состоящее из двух простых: «мульти» – много и «медиа» – носитель, среда, средства общения, т.е. мультимедиа – это «многосредность».
Таким образом, термин «мультимедиа» можно перевести как «множество носителей», то есть мультимедиа подразумевает множество различных способов хранения и представления информации (звука, графики, анимации и так далее).
Мультимедийные системы превратились в популярную тему многих конференций по информатике, научно-технической информации, искусственному интеллекту, лингвистике, психологии и теории обучения. Интерес вызывает принципиально нелинейная организация информационных единиц, которые могут быть представлены текстом, аудио и видео информацией, дружелюбная и гибкая форма нелинейного управления этими единицами в мультимедийных системах.
Быстро расширяется спектр успешного применения мультимедийных систем во многих сферах науки, техники, образования, экономики, искусства.
Системы мультимедиа коммерческого или общего назначения предназначены для организации комфортных и прогрессивных условий работы сотрудников на переговорах, совещаниях, проведении конференций. Они широко применяются в учебных классах, в диспетчерских, в центрах обработки информации и пр. Коммерческие системы мультимедиа включают в себя: систему аудио и видео конференц-связи (конгресс-система, система голосования, терминалы ВКС и проч.), систему видеоотображения (плазменные панели, видеостены, мониторы LCD, электронные доски и проч.), систему интегрированного управления (управление видео и аудио системами, электрическими системами, климатическим оборудованием, освещением и проч.).
Коммерческие мультимедийные системы выполняют функции сопровождения бизнес-процессов (сюда относится оптимизация работы сотрудников, организация ситуационных центров и диспетчерских и т. п.), а также служат для повышения их эффективности.
Отдых и общение современного человека автоматизированы настолько, что нет необходимости отслеживать какую-либо систему или функцию, если под рукой пульт управления с заданными заранее сценариями. Современные системы мультимедиа – это новый уровень комфорта дома и в офисе.
Резкий рывок, произошедший в этом направлении, обеспечен, прежде всего, развитием технических и системных средств. Это и прогресс в развитии ЭВМ: резко возросшие объем памяти, быстродействие, графические возможности, характеристики внешней памяти, и достижения в области видеотехники, лазерных дисков – аналоговых и CD-ROM, а также их массовое внедрение.
Сегодня персональный компьютер (ПК) настолько прочно вошел в нашу жизнь, что многие без него не представляют своего существования. Компьютер используют как вычислитель, игровую приставку, телевизор, факс, записную книжку и т. д. Но есть еще одна очень интересная возможность использования компьютера – музыка. И здесь ПК – основа для создания небольшой личной «звукозаписывающей студии».

1. Мультимедийные системы

1.1. Основные понятия и разновидности мультимедиа

Мультимедиа – это интерактивные системы, обеспечивающие работу с неподвижными изображениями и движущимся видео, анимированной компьютерной графикой и текстом, речью и высококачественным звуком.
Мультимедиа – объединение в одном пользовательском продукте текста, графики, аудио- и видео информации, анимации, при этом для пользователя добавляется возможность обратной связи, свойство интерактивности. А значит, мультимедиа – это средства обмена информацией между компьютером и внешней средой.
Интерактивность (от латинского интер – между), возможность активно взаимодействовать с экраном, организовывать с ним своего рода дружественный «междусобойчик» – запрашивать подробности, задавать вопросы и даже менять ход событий, предлагать экрану разные их варианты.
Мультимедиа может быть классифицирована как линейная и нелинейная.
Простейшая форма представления множества элементов мультимедиа – линейный проект. В случае линейной мультимедиа человек никаким образом не может повлиять на вывод информации. В этом случае пользователь может выполнять только пассивный просмотр элементов мультимедиа. Последовательность просмотра элементов мультимедиа определяется сценарием.
Нелинейный способ представления информации позволяет человеку участвовать в выводе информации, взаимодействуя каким-либо образом со средством отображения мультимедийных данных.
Если пользователю предоставлена возможность выбора и управления, то мультимедиа становится нелинейным и интерактивным. Такой способ взаимодействия человека и компьютера наиболее полным образом представлен в категориях компьютерных игр.
В качестве примера линейного и нелинейного способа представления информации, можно рассматривать такую ситуацию, как проведение презентации.
Если презентация была записана на пленку и показывается аудитории, то этот способ донесения информации может быть назван линейным, так как просматривающие данную презентацию не имеют возможности влиять на докладчика.
В случае же живой презентации, аудитория имеет возможность задавать докладчику вопросы и взаимодействовать с ним прочим образом, что позволяет докладчику отходить от темы презентации, например, поясняя некоторые термины или более подробно освещая спорные части доклада.
Таким образом, живая презентация может быть представлена, как нелинейный (интерактивный) способ подачи информации.
Если пользователю предоставляется структура связанных элементов мультимедиа, которые он может последовательно выбирать, интерактивное мультимедиа становится гипермедиа.
Live video – « Реальное / живое видео» – характеристика системы мультимедиа с точки зрения ее способности работать в реальном времени.
Связывание элементов мультимедиа в проект выполняется с помощью программных инструментальных средств. Результаты представления элементов мультимедиа на экране и средства управления мультимедиа, называется пользовательским интерфейсом. Аппаратные и программные средства, обеспечивающие воспроизведение мультимедиа и ограничивающие возможности проекта, называются платформой или средой мультимедиа.
Мультимедийный продукт – интерактивная компьютерная разработка, в состав которой могут входить:

музыкальное и речевое сопровождение;
видеоклипы;
анимация;
графические изображения и слайды;
базы данных;
текст и т.д.

Важной характеристикой мультимедийных систем является высокое качество воспроизведения всех составляющих ее компонент данных, а также возможность их взаимосвязанного или взаимодополняющего использования. Например, сочетания видеоряда с текстом и звуковым сопровождением; звуковых фрагментов музыкального произведения с текстовыми данными об исполняющих его музыкантах и инструментах; изображения художественного произведения с музыкальным фоном и текстом и т.п.
Стандарты, устанавливающие для разработчиков ПО состав аппаратных средств, относящихся к технологии мультимедиа: МРС-1, МРС-2, МРС-3.
Аппаратные средства мультимедиа
Основные – компьютер с высокопроизводительным процессором, большим объемом оперативной памяти, жёстким диском от 100 Гбайт и выше, манипуляторами, мультимедиа-монитором со встроенными стереодинамиками и видеоадаптером SVGA.
Специальные – приводы CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD; TV-тюнеры и фрейм-грабберы; графические акселераторы (ускорители), в том числе, для поддержки трёхмерной графики; платы видеовоспроизведения; устройства для ввода видеопоследовательностей; звуковые платы с установленными микшерами и музыкальными синтезаторами, воспроизводящими звучание реальных музыкальных инструментов; акустические системы с наушниками или динамиками и др.
Программные средства мультимедиа
Мультимедийные приложения:

энциклопедии;
интерактивные курсы обучения по всевозможным предметам;
игры и развлечения;
работа с Интернет;
тренажёры;
средства торговой рекламы;
электронные презентации и др.

Средства создания мультимедийных приложений:

редакторы видеоизображений;
профессиональные графические редакторы;
средства для записи, создания и редактирования звуковой информации, позволяющие подготавливать звуковые файлы для включения в программы, изменять амплитуду сигнала, наложить или убрать фон, вырезать или вставить блоки данных на каком-то временном отрезке;
программы для манипуляции с сегментами изображений, изменения цвета, палитры;
программы для реализации гипертекстов и др.

Технологии мультимедиа:
Телевизионный приём – вывод телевизионных сигналов на монитор компьютера на фоне работы других программ.
Видеозахват – «захват» и «заморозка» в цифровом виде отдельных видеокадров.
Анимация – воспроизведение последовательности картинок, создающее впечатление движущегося изображения.
Звуковые эффекты – сохранение в цифровом виде звучания музыкальных инструментов, звуков природы или музыкальных фрагментов, созданных на компьютере, либо записанных и оцифрованных.
Трёхмерная (3D) графика – графика, создаваемая с помощью изображений, имеющих не только длину и ширину, но и глубину.
Музыка MIDI (Musical Instrument Digital Interface, цифровой интерфейс музыкальных инструментов) – стандарт, позволяющий подсоединять к компьютеру цифровые музыкальные инструменты, используемые при сочинении и записи музыки.
Виртуальная реальность (Virtual Reality, VR). Слово «виртуальный» означает «действующий и проявляющий себя как настоящий».
Виртуальная реальность – это высокоразвитая форма компьютерного моделирования, которая позволяет пользователю погрузиться в модельный мир и непосредственно действовать в нём. Зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя при этом заменяются их имитацией, генерируемой компьютером.
Признаки устройств виртуальной реальности:

моделирование в реальном масштабе времени;
имитация окружающей обстановки с высокой степенью реализма;
возможность воздействовать на окружающую обстановку и иметь при этом обратную связь.

1.2. Области применения

Мультимедиа, как самостоятельное направление в компьютерной периферии, возникло в начале 90-х годов в Америке. Тогда стали появляться первые программные продукты на компакт-дисках. В 1990 году было издано всего 10 мультимедийных программ на CD, а сегодня их в тысячи раз больше.
Мультимедийные системы, в зависимости от сферы применения, решают следующие задачи:

повышение эффективности переговоров, совещаний, конференций, голосований;
повышение качества и эффективности обучения;
моделирование и симулирование комплексных процессов (например, виртуальные операции для врачей);
оптимизацию работы сотрудников;
организацию ситуационных и мониторинговых центров;
управление огромным массивом контента;
оперативный и удобный доступ к большому объему информации.

Мультимедийные системы – это совокупность подсистем, обеспечивающих возможность создания, хранения и воспроизведения аудио и видео информации. Условно их можно разделить на системы домашнего и коммерческого или общего назначения. Системы домашнего назначения используются в основном для развлечения и отдыха и включают в себя: домашний кинотеатр, телевидение, аудиосистемы, медиасервер. Коммерческие системы необходимы для оптимизации рабочего процесса, обучения сотрудников, проведения видеопрезентаций.
С помощью мультимедиа оживают детские сказки, создаются разговаривающие программы для обучения иностранным языкам, справочники и энциклопедии с фрагментами видео- и звуковых клипов, веб-странички.
Мультимедиа находит различное применение, включая образование, медицину, производство, науку, искусство и развлечения. В последние годы технология мультимедиа нашла применение в разработке Web-страниц и различных Web-приложениях.
В образовании, мультимедиа используется в учебных курсах, базирующихся на информационных технологиях (медиаобразование). Специальными исследованиями установлено, что из услышанного в памяти остается только четверть, из увиденного – треть, при комбинированном воздействии зрения и слуха – 50%, а если вовлечь учащегося в активные действия в процессе изучения при помощи мультимедийных приложений – 75%.
В производстве, особенно в механической и автомобильной промышленности, мультимедиа, прежде всего, используется на стадии проектирования. Это позволяет, например, инженеру рассматривать изделие в различных перспективах, производить другие манипуляции, прежде, чем приступать к производству (автоматизированное проектирование).
В медицине мультимедиа применяется в процессе обучения хирургов (виртуальная хирургия). В науке мультимедиа главным образом используется для моделирования различных процессов. В искусстве наиболее яркими примерами мультимедиа являются специальные эффекты в кино, компьютерная мультипликация и трехмерная графика. В области развлечений ярким примером мультимедиа являются компьютерные игры.

1.3. Некоторые примеры мультимедийных систем

Мультимедийный продукт «Ярославская иконопись»

Известны три подхода к организации хранения и предоставления информации: размещение данных непосредственно в телепрограммы, хранение данных в виде файлов, использование реляционных баз данных. Каждому из этих подходов присущи как преимущества, так и недостатки. По-видимому, разумное сочетание всех трех способов организации данных является наиболее предпочтительным при разработке мультимедийных информационно-поисковых систем.
Именно такая «гибридная» организация данных используется в ММП «Ярославская иконопись», созданном Центром новых информационных технологий Ярославского государственного университета имени П.Г. Демидова в сотрудничестве с Ярославским художественным музеем. Информационным ядром ММП является реляционная база данных, включающая более 20 таблиц, содержащих подробную информацию об иконах с XIII по XX века и их фрагментах, иконописцах, иконописных сюжетах, литературных источниках сюжетов, реставраторах, выставках, в которых выставлялись иконы и т.п. Полноцветные изображения икон и их пиктограммы хранятся в графических файлах, на которые в базе данных имеются соответствующие ссылки. По каждому веку дополнительно имеется видео, аудио и текстовая информация, также хранящаяся в виде файлов соответствующих форматов.
Организация мультимедийной информации в виде реляционной базы данных позволила реализовать в ММП гибкую систему поиска икон и их фрагментов по заданным атрибутам (всего около двадцати атрибутов), позволяющую отбирать иконы, как по отдельным признакам, так и по заданной их совокупности. Данная возможность представляет существенный интерес для специалистов, изучающих древнерусское искусство.
Задача поисковой базы данных – дать как можно более подробную информацию о каждой иконе, занесенной на компакт-диск. Система поиска предусматривает знакомство, как с общим видом иконы, так и с ее фрагментами. Таким образом, о каждом памятнике – о времени его создания, о его бытовании и его изучении – можно получить максимально полную информацию. Эта информация имеет универсальный характер. Если неискушенным интересно будет увидеть воспроизведение иконы и узнать о времени и обстоятельствах ее появления, то специалисты – искусствоведы, историки, сотрудники музеев –воспользуются ценными для них сведениями об истории бытования иконы, выставках и литературе о ней.
Имеющийся опыт использования информационно- поисковой системы на основе мультимедийной базы данных показал ее высокую эффективность и удобство в работе. Такая организация дает возможность легко расширять саму базу данных по мере накопления информации об ярославских иконописных памятниках.

Актерское агентство

Проект «Актерское агентство» реализован с целью систематизации данных об актерах, претендующих на роли в кинофильмах Киностудии им. Горького и других киностудиях, в том числе, зарубежных, и организации удобного оперативного поиска кандидатуры по заданным критериям. Созданная компьютерная база данных включает текстовую информацию об актерах, их фотографии, видеоролики, представляющие их работу, другую информацию. Более 5000 актеров представлены в этой базе данных. База данных опубликована в сети Интернет.

Звезды XXI века

Проект «Звезды XXI века» реализован на основе базы данных, в которую помещена имиджевая информация о талантливых людях, мечтающих играть и сниматься в кино или успешно продвигаться в шоу-бизнесе. Систематизированная информация позволяет режиссеру легко отобрать интересующие его кандидатуры по заданным критериям. База данных, опубликованная в Интернет, обращает на себя внимание не только российских режиссеров и организаторов шоу-программ, но и зарубежных продюсеров, что открывает для одаренных людей широкие возможности карьерного роста.

Радио России

Проект «Интернет-центр «Радио России» реализован в форме информационного портала с возможностями трансляции аудиоматериалов в режиме on-line и on-demand. Создается архив популярных передач «Радио России» в базе данных, которая накапливает аудиосюжеты передач и их текстовые сопровождения/расшифровки. Главным звеном портала является интерактивная программа передач, которая может быть представлена пользователю на прошлую и будущую дату по его запросу.

Обслуживание на дому и интерактивное телевидение

Другим, может быть еще более эффективным применением мультимедиа, является обслуживание на дому. Все то, что человек может получить, пользуясь интерактивным киоском, он может иметь, не выходя из дома, если конечно у него есть мультимедийный компьютер и средства телеконференции. Типичным применением телеконференции являются банковское обслуживание и покупки, не выходя из дома. Подобно тому как делаются покупки по каталогам на основе цветных фотографий товаров, покупатель может выбрать товар, рассмотреть его, поворачивая на экране, меняя характеристики изделия (цвет, фасон), подобрать подходящий и, оплатив покупку, подождать, пока ее привезут домой.

Часть 2. Создание музыки с помощью компьютера

Сегодня уже никого не удивишь тем, что музыку можно писать, используя домашний компьютер. Для этого достаточно иметь: желание, компьютер (желательно не самый древний), время и самое главное – это терпение.
Применение компьютеров в музыке насчитывает восемь основных областей, каждая из которых частично пересекается с другой. Компьютеры могут быть использованы как МИДИ-секвенсеры, для редактирования и печати нотных партитур, для записи, воспроизведения и редактирования цифрового аудиосигнала, редактирования и сохранения синтезаторных «патчей» (наборов тембров), для «продвинутой» работы с МИДИ (сочинение экспериментальной компьютерной музыки), создания МИДИ-аккомпанемента, синтеза музыки и музыкального самообразования.

2.1. Основные понятия

Sample – «кусок» аудио-файла. Loop – циклически повторяющийся фрагмент, как правило, состоящий из нескольких семплов, например, партия ударных. Groove – инструментальный аккомпанемент, линия баса и др.
BPM – (Beats Per Minute) – удары в минуту. Это самый распространенный и удобный способ измерения темпа. Slider, fader – (Слайдер, фэйдер) – регулятор, отвечающий за значение какого-либо определенного параметра – например, громкость, балланс и т.п.
PLUG-IN – (Плагин) – дополнение в виде небольшой программы, служащей для обработки звука. В основном пользуются DirectX, VST и Wavelab плагинами. Sequencer – (Секвенсор) – устройство (в частности – виртуальное) для сведения аудио, видео, MIDI, а иногда всего сразу. Секвенсоры отвечают за синхронизированное воспроизведение нескольких дорожек. Популярные секвенсоры – Cakewalk Pro Audio 9 и CubaseSX.
Synthesizer – (Синтезатор) – это устройство синтезирующее звук. Первоначально синтезаторы были «железными», потом виртуальными. Способов синтеза буквально десятки, каждый интересен по-своему. Наибольшее распространение получили синтезаторы, работающие по принципу воспроизведения готовых звуков (сэмплов) – sample playback. ADSR – (Огибающая) – важный параметр задания звучания ноты в любых синтезаторах. Это кривая, определяющая во времени продолжительность атаки (Attack), спада (Decay), задержки (Sustain) и окончательного затухания (Release).
MIDI controller – (MIDI-контроллер) – устройство, с помощью которого подаются MIDI-сообщения на MIDI-вход карты, звукового модуля, синтезатора и т.д. Примером может служить MIDI-клавиатура.
EQ – (Эквалайзер) – устройство коррекции частот сигнала. Сравнительно недавно существовали только в железном виде. С развитием компьютерных технологий стали появляться программно реализованные EQ с большим количеством полос и высокой точностью обработки. Эквалайзеры бывают графические и параметрические.
Compressor – (Компрессор) – устройство, предназначенное для сужения динамического диапазона сигнала. Expander – (Экспандер) – противоположность компрессору. Работает наоборот - расширяет динамический диапазон сигнала. Обработку экспандером логично применить к звуку, списанному с радиопередачи или иного скомпрессированого источника.
Noise gate – (Гейт) – устройство подавления шумов (ПШ) в паузах. Как только уровень сигнала становится ниже определенной величины, срабатывает алгоритм занижения уровня на некоторую величину.

2.2. Принципы создания музыки

Есть два основных принципа создания музыки:

шаблонное создание музыки;
создание треков в многодорожечных звукозаписывающих студиях с использованием собственных сэмплов.

Шаблонное создание означает то, что в процессе будут использоваться какие либо шаблоны. Например, готовые сэмплы. Здесь в роли ди-джея себя может представить любой, кто обладает чувством ритма и желанием творить. Музыку таким образом можно писать в реальном времени и в пошаговом режиме. Программы, которые дают такую возможность – eJay (www.ejay.com), MixMan Studio, AcidLoop, Music Maker (www.magix.net), New Beat Trancemission (www.microforum.com), Beat 2000 (www.aludra.com), Dance Station (www.dancestation.com) и т.д.
Создание треков в многодорожечных звукозаписывающих студиях с использованием собственных сэмплов по определению похоже на шаблонное. Отличие от шаблонного создания музыки можно увидеть из названий – это использование своих сэмплов и лупов. Такие программы еще называются – трекеры (от слова track – дорожка). Это, конечно, не означает, что здесь нельзя использовать чужие сэмплы, просто их нет в комплекте с программным продуктом такого рода, т.к. основной упор делается не на развлечение, а на профессиональное создание музыки.
Такая программа позволяет записывать несколько звуковых источников одновременно, т.е. можно сводить несколько треков в один, что в итоге будет называться музыкой. Удобная программа для создания треков – ACID (www.sonicfoundry.com) от фирмы Sonic Foundry. Кроме нее пользуются популярностью следующие программы: Cool Edit Pro, n-Track, Samplitude Studio и т.д.
Как и с помощью чего приготовить свои собственные сэмплы и лупы?
Самый простой ответ – это записать через микрофон. Но такой вариант подойдет только для создания сэмпла с вокалом, т.е. с чьим-нибудь пением. Правда, после этого надо будет еще убрать шум, наложить разного рода эффекты и т.д. Для редактирования сэмплов, будь то вокал, мелодия, бас или все что угодно, нужна программа, типа Sound Forge. Такой тип программ называется – аудио редактор. Современные мощные звуковые редакторы умеют записывать аудио CD, конвертировать файлы в различные форматы и т.д. А плагины значительно расширяют сферу их деятельности. Самые яркие представители аудио редакторов – это Sound Forge, WaveLab, Cool Edit Pro, Gold Wave и другие.
Есть такие программы, как groove-машины, программные сэмплеры, MIDI-секвенсоры, drum-машины. Вот, в них то и делаются samples и loops.
СЕКВЕНСЕРЫ
Это – наиболее широкая область применения компьютеров в музыке. Компьютер, оборудованный звуковой картой, МИДИ-интерфейсом и программой-секвенсером, может записывать и воспроизводить полную оркестровку, управляя несколькими синтезаторами и звуковыми модулями одновременно. При записи песни в компьютер можно слой за слоем создавать аранжировку, изменять партитуру по ходу работы. Процесс редактирования отображается на экране монитора, что позволяет достаточно легко освоить программу и в дальнейшем работать с ней. Когда МИДИ-треки полностью готовы, песню переводят в формат аудио (записывают на ленту или на жесткий диск), после чего в нее добавляют акустические инструменты и вокал. Существуют мощные программы-секвенсеры, позволяющие работать как с МИДИ-дорожками, так и с аудиотреками. Компьютер также может управлять внешним магнитофоном и воспроизводить МИДИтреки синхронно с аудиотреками, записанными на магнитофон.
РЕДАКТИРОВАНИЕ СИНТЕЗАТОРНЫХ ПАТЧЕЙ
Такие программы называют «редактор/библиотекарь» (editor/librarian). К ним относятся, например, программы Sound Diver фирмы Emagic, Galaxy фирмы Opcode и многие другие. Они позволяют сохранить на жестком диске компьютера банк патчей (звуковых программ) из внутренней памяти синтезатора. Можно комбинировать патчи из разных банков и сохранять набор тембров в новом банке, а также редактировать сами патчи. Делать это в компьютере гораздо проще, чем в самом синтезаторе, так как удобный графический интерфейс облегчает общение с библиотекой звуков. Дисплей синтезатора - жидкокристаллический и имеет меньший размер, чем экран компьютерного монитора. С развитием сети Интернет стало возможно переписывать банки звуков с серверов фирм-производителей. Записанные банки данных можно потом редактировать в компьютере. Программа редактор/библиотекарь имеет базу данных, позволяющую осуществлять поиск нужного патча по категории или по ключевому слову.
и т.д.................

Аннотация: В данной лекции мы обсудим возможности использования естественно-интуитивного подхода в современных мультимедийных приложениях. Синергия нового интерфейсного подхода и технологии мультимедиа позволяет создавать программные средства нового поколения, обладающие крайне высокой интерактивностью и эффективностью в применении. В качестве примера, мы рассмотрим графический редактор с жестовым управлением и голосовое управление в стандартных сервисных приложениях.

Презентацию к данной лекции можно скачать .

5.1. Краткое понятие мультимедиа и мультимедийных приложений

Мультимедиа ( multimedia ) - это совокупность компьютерных технологий, одновременно использующих несколько информационных сред: графику, текст, видео, фотографию, анимацию, звуковые эффекты, звуковое сопровождение, человеческую речь.

Мультимедийные технологии - это совокупность современных цифровых средств аудио-, теле-, визуальных и виртуальных коммуникаций, которые позволяют вводить, сохранять, перерабатывать и воспроизводить текстовую, аудиовизуальную, графическую, трёхмерную и иную информацию.

Связывание элементов мультимедиа в единый проект выполняется с помощью программных средств. Результаты представления элементов мультимедиа на экране и средства управления мультимедиа , называются пользовательским интерфейсом, а аппаратные и программные средства , обеспечивающие воспроизведение мультимедиа , - платформой.

К разновидностям мультимедиа относятся:

• Линейное мультимедиа - простейшая форма представления множества элементов мультимедиа, когда пользователь может выполнять только пассивный просмотр элементов мультимедиа, а последовательность просмотра элементов мультимедиа определяется сценарием.
• Нелинейное (интерактивное) мультимедиа - форма представления множества элементов мультимедиа, в которой пользователю предоставлена возможность выбора и управления элементами в режиме диалога.
• Гипермедиа - интерактивное мультимедиа, в котором пользователю предоставляется структура связанных элементов мультимедиа, которые он может последовательно выбирать.
• Реальное видео - форма мультимедиа, моментально транслирующая поток данных с одного устройства на другое, предоставляющая пользователю просматривать видео и звуковое сопровождение в режиме реального времени.

В целом, под мультимедиа могут понимать и мультимедийную программу-оболочку, и продукт, сделанный на основе мультимедийной технологии, и компьютерное оснащение. Поскольку технологии мультимедиа являются комплексными, то и отдельные элементы этих технологий характеризуются многосредностью и ведением диалога с пользователем. Мультимедийные ресурсы, например, содержат различные виды информации, их существенной особенностью является активное взаимодействие ресурса и человека.

Технология мультимедиа является одной из новых технологических форм информационного общества. Она открывает принципиально новый уровень обработки информации и интерактивного взаимодействия человека с компьютером. Отличительной чертой современных мультимедийных технологий является их способность не только производить некий предназначенный для употребления продукт, но и оказывать косвенное влияние на пользующегося ими человека. Новые виды обработки и предоставления информации, новые способы доступа к информации позволяют разнообразить нашу культуру, содействуют глобальному обмену культурными ценностями, информацией и знаниями, способствуют более интенсивной коммуникации между людьми.

Исторической спецификой современной электронно-коммуникационной системы является то, что в отличие от прежних форм и стадий культурного развития человечества нынешняя характеризуется глобальными масштабами своего распространения и воздействия на все сферы общественной жизни.

Поскольку обмен информацией - необходимая составляющая жизни общества, то медиа технологии, как опосредующее звено человеческой деятельности, являются одним из способов коммуникации, условием человеческой активности. При этом интеграция в одной системе различных источников и форм информации в условиях открытого доступа фундаментально изменила характер коммуникации. Электронные цифровые медиаресурсы создают техническую возможность существования сверхнасыщенного информационного поля, которое практически повсеместно окружает современного человека.

Мультимедиа , помимо значительного ускорения коммуникативных процессов, позволяет на качественно новом уровне организовать процессы производства, хранения и распространения информации.

Активно внедряясь в деловую среду, мультимедиа влияет на ход экономического развития общества, рождая новое направление - электронный бизнес . Мультимедиа технологии широко используются в рекламной деятельности, при управлении маркетингом и организации продвижения товаров и услуг различными методами. Мультимедийные технологии становятся самостоятельным бизнесом и профессиональной областью деятельности, предметом бизнеса.

Невозможно переоценить значение мультимедиа в развитии индустрии развлечении, создании компьютерных игр, киноиндустрии.

Мультимедиа следует рассматривать и как искусство, где особое место принадлежит наглядно-образным способам передачи информации. Как новая форма художественного творчества, мультимедиа выступает не столько продуктом технологической революции, сколько цифровым воплощением идей, которые не находили перспектив реализации в традиционных рамках изобразительного искусства и других видах культуры. При этом компьютер становится еще одним перспективным инструментом для всех искусств, альтернативной средой, способной по -новому реконструировать культуру и творить собственное искусство, он осознается как средство создания видов искусства. Сформировалось несколько направлений компьютерных искусств: цифровая музыка, интерактивный перформанс, компьютерная графика и анимация . Одним из основных преимуществ этих видов творчества считается открытость художественного пространства.

Одна из возможностей продуктивного использования мультимедиа - обучение. Мультимедийная технология позволяет увеличить степень усвояемости изучаемого материала, так как предоставляет возможность синергетического обучения. Под этим понимается обеспечение одновременно зрительного и слухового восприятия материала, активного участия в управлении его подачей, возвращения к тем разделам, которые требуют повторного анализа. Особенно велика роль мультимедиа технологий в развитии дистанционного образования. В будущем роль мультимедиа в области образования будет возрастать, так как знания, обеспечивающие высокий уровень профессиональной квалификации, всегда подвержены быстрым изменениям.

Существует большое множество программных средств для работы с мультимедиа файлами. Такие приложения можно разделить на несколько основных категорий:

• Средства создания и обработки изображения
• Средства создания и обработки 2D и 3D - графики
• Средства создания и обработки видео и анимации
• Средства создания и обработки звука
• Средства создания презентации

Компьютерное представление графической информации реализуется с помощью растрового или векторного подхода. В первом случае изображение делится на пиксели, цвет каждого пикселя кодируется определенным числом битов. Векторные изображения сохраняются в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок.

Графические редакторы ориентированы на манипулирование существующими изображениями и обладают набором инструментов, позволяющих корректировать любой аспект изображения. Профессиональные графические редакторы поддерживают работу со слоями и экспорт объектов из программ векторной графики, обладают полным набором инструментов для коррекции цвета, ретуширования, регулировки контрастности и насыщенности цветов, маскирования, создания различных цветовых эффектов, имитирующих определенные художественные техники.

В программах векторной графики объекты и изображения, которые сохраняются в виде геометрического описания, существуют независимо друг от друга, что позволяет в любой момент изменять слой, расположение и любые другие атрибуты объекта, создавая произвольную композицию. В таких программах иллюстрации создаются с помощью фигур произвольной формы, их масштабирования, вращения, деформации, а также степени прозрачности и цветовой заливки. Современные программы векторной графики содержат также инструменты для работы с растровыми изображениями и текстами.

Трехмерная графика реализуется путем создания каркасов объектов, определения обтягивающих их материалов, компоновки всех объектов в единую сцену, установки освещение и точку визуализации - камеру. Для трехмерной анимации необходимо настроить перемещения объектов сцены и задать количество кадров. Движение объектов в трехмерном пространстве задается по траекториям, ключевым кадрам и с помощью формул, связывающих движение частей сложных конструкций. После задания нужного движения, освещения и материалов запускается процесс визуализации, в ходе которого просчитываются характеристики всех объектов сцены и генерируется последовательность изображений. Двухмерная анимация также использует традиционный покадровый принцип, только для создания последовательности используются двумерные изображения.

Для редактирования видео существует большое количество программных продуктов. Профессиональные видео-редакторы позволяют редактировать несколько видео- и звуковых каналов и осуществлять монтаж видеофрагментов в единую композицию. Они содержат наборы переходов между кадрами, синхронизируют звук и изображение, а также поддерживают редактирование и сохранение наиболее популярных форматов видеофайлов.

Программы для работы со звуком можно условно разделить на две большие группы: звуковые редакторы, ориентированные на цифровые технологии записи звука, и программы-секвенсоры.

Секвенсоры предназначены для создания музыки, с их помощью выполняется кодировка музыкальных композиций, они используются для аранжировки, позволяя прописывать отдельные партии, назначать тембры инструментов, выстраивать уровни и балансы каналов, вводить музыкальные штрихи. Звуковые редакторы позволяют записывать звук в режиме реального времени на жесткий диск компьютера и преобразовывать его, используя возможности цифровой обработки звуковых частот и объединения различных каналов.

Средства создания презентаций, первоначально предназначенные для создания электронных слайдов, помогающих иллюстрировать сообщение докладчика, теперь все более ориентируются на применение мультимедиа . Существует большое количество таких программ, различающихся набором изобразительных и анимационных эффектов, способов управления презентаций и набором поддерживаемых мультимедиа файлов для импорта в качестве содержимого слайдов. По сути, презентация является информационным продуктом, объединяющим все мультимедиа форматы в одно целое.

Перспективы мультимедиа разнообразны, области применения будут расширяться, в том числе, благодаря появлению новых информационных технологий и способов обработки информации. Грамотное сочетание мультимедиа с другими технологиями будет способствовать более динамичному их развитию и еще большей интеграции во все сферы общества.

Для того, чтобы реализовывать эффектные и полезные мультимедиа приложения с использованием технологии Intel Perceptual Computing , в первую очередь , необходимо четко определить, какие именно мультимедиа форматы и в какой степени будут задействованы в конкретном приложении и какие технологии нужны для работы с этими мультимедиа форматами. Успех таких приложений будет в большей степени зависеть от того, насколько разработчики опытны в использовании тех или иных подключаемых библиотек функций, с помощью которых происходит обработка мультимедиа потока. Такое приложение будет полезно пользователю только в том случае, если оно корректно обрабатывает мультимедиа содержимое и является правильно реализованным с технической точки зрения. Поэтому, прежде чем начинать разработку мультимедиа приложения с использованием Intel Perceptual Computing , необходимо детально изучить принципы и особенности технологии обработки мультимедиа потоков, библиотеки функций и примеры программ. Только при условии, что управление с помощью технологии Intel Perceptual Computing будет дополнять полезный и корректно работающий мультимедиа -функционал, разработчику удастся воплотить все преимущества от синергии мультимедиа и Perceptual Computing .

5.2. Преимущества от использования Intel Perceptual Computing SDK при разработке мультимедиа приложений

Поскольку технология Intel Perceptual Computing позволяет создавать совершенно новый тип человеко-компьютерных интерфейсов, можно говорить о появлении нового поколения мультимедийных приложений, имеющих гораздо более широкий спектр возможностей по обработке различных типов файлов и потоков данных. Управление мультимедиа файлами теперь выходит за рамки классических представлений о взаимодействии человека и компьютера и превращается в увлекательный творческий процесс. Использование технологии Perceptual Computing увеличивает степень интерактивности мультимедиа приложений, которые сами по себе являются действенным инструментом вовлечения. Симбиоз технологий мультимедиа и Perceptual Computing особенно эффективен в образовательной и развлекательной сферах человеческой деятельности, но также может быть применим в коммерческих и рекламных целях, на различных презентациях и демонстрациях.

При грамотном сочетании двух технологий готовые приложения позволяют как решать простые и бытовые пользовательские задачи, так и выступать в качестве гибкого и сложного инструмента в различных сферах, включая медиа-искусство и digital-индустрию. С помощью Perceptual Computing можно облегчить управление сложными программными комплексами, где используется несколько мультимедиа технологий и сделать параллельную работу, например, с графикой и звуком, более удобной для пользователя. При продуманной агрегации нескольких мультимедиа технологий в одном приложении пользователю предоставляется больше возможностей для работы с цифровой информацией, что только усиливается при использовании жестового или голосового управления.

Одним из наиболее распространенных способов комбинирования технологий мультимедиа и Perceptual Computing является создание различных симуляторов, которые позволяют тренировать определенные навыки, в том числе симуляторы игры на музыкальных инструментах. Приложения, позволяющие пользователю играть на виртуальных музыкальных инструментах, не являются принципиально новыми, однако использование жестового интерфейса позволяет достигнуть гораздо большей реалистичности. Еще одни преимуществом таких симуляторов перед стандартными нежестовыми реализациями является возможность параллельного управления приложением двумя руками, что также приближает виртуальные музыкальные инструменты к реальным.

Простейшим примером музыкального симулятора является приложение Drummer, которое позволяет имитировать игру на ударных ( рис. 5.1). Основная функция приложения - запись звуковой и нотной дорожки. Пользователь может скомпоновать ударную установку из нескольких предметов, начать сеанс записи, остановить запись . В управлении симулятором используются жесты обеих рук. Предпочтение отдано динамическим жестам, с помощью жестов захвата происходит перемещение объектов приложения, двойной жест "большой палец вверх" используется для остановки записи. Голосовое управление в приложении не предусмотрено.

Рис. 5.1.

Другой вариант применения Intel Perceptual Computing - дирижер виртуального оркестра ( рис. 5.2). Приложение следит за частотой и размером жестов пользователя и в зависимости от этих характеристик меняет громкость и скорость звучания воспроизводимой музыкальной дорожки. Управление программой осуществляется с помощью характерных дирижерских жестов, причем жесты должны соответствовать размеру музыкального такта проигрываемой композиции. По факту, программой распознаются последовательности горизонтальных и вертикальных взмахов, из которых состоят движения дирижера. Дополнительной функциональностью является графическое отображение активных в данный момент партий оркестра. Аналогичное приложение можно реализовать как надстройку над любой популярной программой, читающей и воспроизводящей нотные табулатуры.

Рис. 5.2.

Поскольку разработчики ничем не ограничены в выборе мультимедиа технологий и способах их использования, возможны более функционально сложные реализации музыкальных симуляторов, предназначенных как для обучающих, так и досуговых целей, сочетающих в себе несколько мультимедийных технологий. Возможно создание симуляторов с различными уровнями сложности или использующих дополнительные устройства, такие как портативный мультимедиа проектор. Качественным примером такого приложения может быть программный комплекс, обучающий пользователя игре на виртуальном пианино. Отображая с помощью проектора виртуальные клавиши на горизонтальной поверхности, приложение изменяет цвет клавиш, на который нужно нажать в тот или иной момент проигрываемой композиции. При этом отслеживаются движения рук пользователя и закрываемые его пальцами клавиши. По "нажатию" клавиши воспроизводится соответствующий звук, что дает понять пользователю, насколько верно он играет композицию. Также к основному функционалу можно добавить отображение нот и перемещающейся метки проигрывателя. Более простая реализация такого типа приложений - имитация игры на ксилофоне.

Другой тип мультимедиа приложений с главенствующей музыкальной составляющей - синтезаторы. Они применимы, в основном, в развлекательных целях, но их жестовые реализации потенциально могут стать неотъемлемым атрибутом digital-искусства. Одной из реализаций такого типа синтезаторов является приложение JOY ( рис. 5.3). При его разработке использовались не только аудио технологии, но и различный инструментарий для графического моделирования и генерирования изображений. При старте приложения пользователь выбирает аудиокомпозицию и запускает воспроизведение. Композиция состоит из 10 дорожек, управление которыми происходит с помощью поднятия и опускания пальцев. Изменение расстояния между кистей рук меняет эффект реверберации (отражения) звука. Вертикальное перемещение ладоней в разные стороны регулирует частоту колебаний, баланс звука и эхо изменяются при отдалении и приближении ладоней к камере с сенсорами глубины. Параллельно происходит управление видеорядом. На экране точками отображаются активные звуковые дорожки, геометрические объекты также зависят от количества поднятых пальцев, распознанных приложением, и пульсируют в соответствии с ритмом воспроизводимой композиции.

Рис. 5.3.

Управление генерацией видеоряда в режиме реального времени может быть реализовано как отдельное приложение . В данном случае основной функциональностью станет генерация последовательности изображений, регулируемая голосовыми и жестовыми командами пользователя. Многообразие инструментов для работы с графическими данными способствует созданию огромного множества подобных приложений, различающихся способами генерации изображений и подходами к управлению этими процессами. В первую очередь , следует подразделить такие приложения по типу генерируемой графики на двумерные и трехмерные. От того, какой вид графики выбран, будут зависеть сложность реализации, спектр возможностей приложения и количество управляющих команд.

Реализация приложений, генерирующих видеопоток из двумерных изображений, является более простой и подходит для разработчиков, которые только начинают знакомиться с технологиями и инструментами обработки графики. Видеопоток, создаваемый с помощью таких приложений, содержит в основном абстрактные графические образы, которые деформируются и изменяются с течением времени. Существует большое количество различных библиотек, содержащих классы и методы для работы с графическими объектами, их свойствами и характеристиками, использование которых упростит создание анимационной части приложения. В данном случае реализация управления через жестовый интерфейс осуществляется путем разделения функций редактирования свойств графического объекта с функциями изменения траектории и скорости его движения. Для облегчения управления приложением и создания гармоничной анимации рекомендуется выделять один главный графический объект , а поведение всех остальных реализовывать как зависимое от характеристик и свойств главного объекта. В качестве примера распределения функций управления графическим объектом можно рассмотреть вариант, когда размер объекта и его положение на экране регулируется жестами одной руки, а такие характеристики, как цвет, форма, угол вращения задаются с помощью жестов другой руки. Дополнительной функцией такого приложения может быть сохранение сгенерированного видеопотока в файл с возможностью последующего воспроизведения с помощью любого мультимедиа проигрывателя.

Генерация трехмерного видеопотока в режиме реального времени ( рис. 5.4) осуществляется по сходному принципу, однако, является более сложной задачей, поскольку требует от разработчика понимания принципов построения трехмерных изображений и продвинутых навыков работы с 3D-библиотеками. Графическая составляющая такого приложения может быть реализована как пространственное движение скопления нескольких однородных объектов с варьирующимися свойствами, например, несколько не одинаковых по размеру кубов разных оттенков зеленого или более сложные трехмерные модели, например, имитация хаотично движущейся стаи рыб. Для удобства реализации функций управления графикой рекомендуется задавать в скоплении один главный элемент, а все параметры всех остальных объектов ставить в зависимость от положения и состояния главного объекта.

Управление свойствами объектов и их местоположением, как и в случае с двумерной графикой, рекомендуется разделять. В данном случае, возможно реализовать дополнительные функции изменения точки обзора путем контроля положения лица пользователя и при наклоне головы поворачивать трехмерную сцену в соответствующую сторону. Также возможно разработать систему голосовых команд, управляющих трехмерной сценой и средой, окружающей основные объекты. Например, можно предусмотреть варианты управления оттенком фона, степенью освещенности и прозрачностью объектов, моделированием дополнительных эффектов, имитирующих с помощью различных текстур различные явления реального мира, например, морскую воду, ураганный ветер, сильное пламя. Аналогичный прием будет приемлем и для приложений, генерирующих двумерный видеоряд. графический редактор ( рис. 5.5) обеспечивает функциональность по созданию и редактированию объемных тел из простейших элементов, а также индивидуальное задание свойства цвета для каждого элементу, из которого состоит создаваемое тело. Контроль над приложением осуществляется с помощью двух курсоров, которые управляются простейшими жестовыми командами - двумя раскрытыми ладонями и движениями указательными пальцами. Трехмерный объект создается из базовых элементов - кубов единого размера, для каждого из них существует возможность определения цвета из палитры-спектра. Реализованы такие возможности управления трехмерным рабочим пространством, как вращение вокруг объекта, приближение, отдаление и перемещение

В основе технологии Ethernet лежит моноканал. Т.е. это сеть с селекцией информации. Изначально вся технология была разработана для локальных сетей, объединяющих компьютеры на расстоянии 10-100 м. Сейчас технология Ethernet позволяет строить коммуникационные подсети, связывающие компьютеры на расстоянии 40 км.

Ethernet (ether – эфир, net – сеть). Откуда появилось это название? Технология, которая была положена в основу сетей Ethernet, изначально разрабатывалась для радио сетей.

Ранние сети использовали для передачи именно фиксированную среду передачи – коаксиальный кабель, витую пару.

Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле, Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления персонального компьютера). Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60-х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радио среде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля. Поэтому стандарт Ethernet иногда называют стандартом DIX по заглавным буквам названий фирм.

На основе стандарта Ethernet DIX, комитет IEEE 802 - Institute of Electrical and Electronics Engineers (Институт инженеров по электротехнике и электронике) и создал стандарт, который описывает сети – моноканалы, работающие по тому же принципу, что и сети Ethernet.

Есть определенные различия между стандартом IEEE 802 и исходного описания Ethernet. Эти различия касаются формата кадров, некоторых особенностей протоколов. Эти отличия возникли из-за того, что ассоциация DIX после создания первоначального протокола продолжала работу по улучшению скоростей передачи, повышении надежности. В то же время разработчики стандарта 802 следовали коммерческим разработкам. Во многих пунктах описания Ethernet и IEEE 802 совпадают. Поэтому, с небольшой поправкой, можно сказать, что это одно и то же.

Почему говорят о комплексе стандартов? Группа 802 работала не только для стандартов для моноканальных сетей типа Ethernet, но и для циклических сетей, и сейчас создает и развивает стандарты для современных сетей. В частности 802.11 – WI-FI, 802.16 – WI-MAX. Сейчас ведется разработка новых стандартов.

Комплекс стандартов 802 описывает 2 уровня: физический и канальный. Причем канальный разбит на 2 уровня: нижний – уровень 2a и верхний – уровень 2b.

Уровень 2а – уровень управления доступом к среде (Media Access Control (MAC)). В нем описываются особенности доступа к сетям с конкретными видами среды распространения и различными видами доступа.

Уровень 2b – уровень управления логическим каналом (Logical Link Control (LLC)). В нем локализованы функции, общие для всех сетей.

Как устроены и работают сети Ethernet?

Как мы уже говорили, это моноканал, который, однако, может быть по-разному реализован.

Существует целое семейство спецификаций, описывающих работу сетей Ethernet в разных передающих средах. Изначально описывались сети Ethernet на базе толстого коаксиального кабеля. К нему подключалось специальное устройство – трансивер (transmitter + receiver).

Трансивер - это часть сетевого адаптера, которая выполняет следующие функции:

1) прием и передача данных с кабеля на кабель,

2) определение коллизий на кабеле,

3) электрическая развязка между кабелем и остальной частью адаптера,

4) защита кабеля от некорректной работы адаптера.

Через это устройство идет подключение к сетевому адаптеру компьютера. Станции подключаются через определенное фиксированное расстояние. С обеих сторон коаксиального кабеля устанавливаются специальные заглушки – терминаторы.

Данная схема довольно долго была единственной существующей. Она схема описывается спецификацией 10Base-5 . Эта технология была довольно популярной, но и дороговатой.

Сеть могла состоять из нескольких таких сегментов – нескольких моноканалов, соединяемых репитерами (усилителями), которые принимая кадры из одного порта, усиливали сигналы и передавали их дальше.

Таким образом, 10Base-5 – коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемый "толстым" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей).

К достоинствам стандарта 10Base-5 относятся:

1) хорошая защищенность кабеля от внешних воздействий,

2) сравнительно большое расстояние между узлами,

3) возможность простого перемещения рабочей станции в пределах длины кабеля AUI.

К недостаткам следует отнести:

1) высокую стоимость кабеля,

2) сложность его прокладки из-за большой жесткости,

3) наличие специального инструмента для заделки кабеля,

4) при повреждении кабеля или плохом соединении происходит останов работы всей сети,

5) необходимо заранее предусмотреть подводку кабеля ко всем возможным местам установки компьютеров

Следующий этап – создание сетей на основе тонкого коаксиального кабеля. Здесь функции трансивера были перенесены на сетевые адаптеры, и подключение кабеля к компьютеру происходит уже по более простой схеме.

Соответствующая спецификация имеет название 10Base-2 .

10Base-2 - коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый "тонким" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей).

Таким образом, 10 в названии обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов – 10 Мб/с, а слово Base – сокращение от baseband – метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в отличие от стандартов, использующих несколько несущих частот, которые называются broadband – широкополосными).

Следующий этап развития – использование неэкранированной витой пары (UTP) и сети на основе централизованной структуры.

Рассмотренные выше схемы обладают достаточно низкой надежностью. Достаточно произойти разрыву хотя бы в одном месте, выходит из строя вся сеть.

Hub работает также как и репитер. Если какая-то станция желает передать информацию какой-то одной из станций, подключенных Hub(у), она формирует кадр с указыванием адреса получателя, этот кадр передается по витой паре в Hub. Каждая станция имеет свой отдельный порт. Поступивший в Hub кадр затем ретранслируется во все остальные порты. Т.е. логика работы остается той же самой – моноканал – сеть с селекцией информации.

Это решение – стандарт 10Base-T .

Одна из версий объяснения буквы T в названии говорит о том, что на начальном этапе создания сетей на базе витой паре, в разных организациях и офисах для подключения компьютера к одному Hub(у) использовались существующие телефонные линии.

Сети, построенные на основе стандарта 10Base-T, обладают по сравнению с коаксиальными вариантами Ethernet"а многими преимуществами. Эти преимущества связаны с разделением общего физического кабеля на отдельные кабельные отрезки, подключенные к центральному коммуникационному устройству. И хотя логически эти отрезки по-прежнему образуют общий домен коллизий, их физическое разделение позволяет контролировать их состояние и отключать в случае обрыва, короткого замыкания или неисправности сетевого адаптера на индивидуальной основе. Это обстоятельство существенно облегчает эксплуатацию больших сетей Ethernet, так как концентратор обычно автоматически выполняет такие функции, уведомляя при этом администратора сети о возникшей проблеме.

Стандарт 10Base-F использует в качестве среды передачи данных оптоволокно (fiber). Функционально сеть стандарта 10Base-F состоит из тех же элементов, что и сеть стандарта 10Base-T - сетевых адаптеров, многопортового повторителя и отрезков кабеля, соединяющих адаптер с портом повторителя. Как и при использовании витой пары, для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна - одно соединяет выход Tx адаптера со входом Rx повторителя, а другое - вход Rx адаптера с выходом Tx повторителя.

Метод CSMA/CD (IEEE 802.3)

Carrier-Sense-Multiply-Access with Collision Detection

Множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий

Данный метод описывает логику работы моноканалов с селекцией.

Довольно часто в описании этого метода присутствуют подобного рода блок-схемы.

Структурная схема алгоритма CSMA/CD (уровень MAC): при передаче кадра станцией

Структурная схема алгоритма CSMA/CD (уровень MAC): при приеме кадра станцией

Название метода расшифровывается как - Множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий.

Множественный доступ означает, что все станции, подключенные к моноканалу, равноправны. Как происходит управления передачей? Централизованного управления, какой-то особой точки, из которой осуществлялось бы управление, нет. Функция управления сетью распределена по всем станциям. Каждая станция реализует свою часть общего алгоритма.

Допустим, какая-то станция хочет передать кадр (frame). В нем в заголовке указан адреса получателя и отправителя, а в информационной части хранится пакет. Внутри информационной части пакета хранится сообщение, в информационной части которого, в свою очередь, хранится, к примеру, запрос http.

Может ли начаться передача? Чисто теоретически – может. С другой стороны также может возникнуть ситуация, когда канал занят, т.е. какая-та другая станция уже проводит передачу. Поэтому, станции, желающие начать передачу, сначала анализируют, свободен или занят канал. Т.е. выполняют операцию «прослушивания несущей». Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать.

Если же канал свободен, то станция начинает передачу. Все остальные станции, которые тоже могут передавать, прослушивают состояние канала. И как только они обнаруживают, что пошла передача, они начинают прием передаваемого сигнала, из которого они собирают 0 и 1. Из 0 и 1 уже собирают либо кадр целиком, либо его заголовок и анализируют его. Каждая станция по заголовку определяет, ей ли предназначен кадр. И та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. Если же кадр предназначается не ей, то кадр или его заголовок (в зависимости от того, что уже было принято) стирается и дальнейший прием невозможен.

Станция, осуществляющая передачу кадра, также осуществляет его прием и анализ. Если принятый сигнал совпадает с переданным, то это говорит о том, что в канале проходит тот самый сигнал, который эта станция передает, и никто больше в этот процесс не вмешивается, не происходит никаких искажений. Если это остается верным до окончания передачи, то считается, что кадр передан.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности немедленного обнаружения коллизии всеми станциями сети, ситуация коллизии усиливается посылкой в сеть станциями, начавшими передачу своих кадров, специальной последовательности битов, называемой jam-последовательностью.

В разных источниках встречается сравнение этого метода CSMA/CD с разговором нескольких человек в темной комнате. Света нет, никто не видит друг друга. Кто-то один начинает говорить, все остальные молчат и слушают. Или вдруг одновременно двое начинают говорить. Естественно, они начинают перебивать друг друга и замолкают.

После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра.

Теоретически может случиться так, что они будут выжидать одно и то же время и снова начать одновременную передачу, снова вызывая при этом коллизию. Для того чтобы свести к минимуму вероятность возникновения подобных ситуаций было предложено реализовать алгоритм двоичной экспоненциальной задержки .

После возникновения коллизии время делится на дискретные интервалы – интервалы отсрочки (slot time) – это время, в течение которого станция гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии. Это время тесно связано с другим важным временным параметром сети – окном коллизий (collision window). Окно коллизий равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми удаленными узлами сети – наихудшему случаю задержки, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия. Интервал отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая дополнительная величина задержки для гарантии:

интервал отсрочки = окно коллизий + дополнительная задержка

Величина интервала отсрочки в стандарте 802.3 определена равной 512 битовым интервалам или 51,2 мкс, и эта величина рассчитана для максимальной длины коаксиального кабеля в 2.5 км. Величина 512 определяет и минимальную длину кадра в 64 байта, так как при кадрах меньшей длины станция может передать кадр и не успеть заметить факт возникновения коллизии из-за того, что искаженные коллизией сигналы дойдут до станции в наихудшем случае после завершения передачи. Такой кадр будет просто потерян.

После первого столкновения каждая станция ждет или 0 или 1 интервал, прежде чем попытаться передавать опять. Если две станции столкнутся и выберут одно и то же псевдослучайное число, то они столкнутся снова. После второго столкновения каждая станция выбирает случайным образом 0, 1, 2 или 3 интервала из набора (2 2 интервалов) и ждет опять. При третьем столкновении (вероятность такого события после двойного столкновения равна 1/4) интервалы будут выбираться в диапазоне от 0 до 2 3 – 1.

Время паузы после N-ой коллизии полагается равным L интервалам отсрочки, где L - случайное целое число, равномерно распределенное в диапазоне . Величина диапазона растет только до 10 попытки, а далее диапазон остается равным , то есть . После 16 столкновений подряд контроллер признает свое поражение и возвращает компьютеру ошибку. Дальнейшим восстановлением занимаются более высокие уровни.

приём

Граф состояний переходов – одна из вариаций блок-схем, представляющий метод CSMA/CD.

После запуска системы она находится в состоянии прослушивания. Допустим, поступил запрос на передачу кадра. Станция переходит в состояние ожидания. Если канал занят, то это ожидание может продлиться довольно долго, а может и случиться так, что станция сразу перейдет в состояние передачи. Это зависит от того, занята ли среда. Если передача происходит успешно, не возникает коллизий, то по команде «передача завершена» станция переходит в состояние прослушивания. А если же возникла коллизия, то станция из состояния передачи переходит в состояние задержки, где выполняется расчет задержки. По окончанию задержки, когда возникает событие «время задержки истекло», станция снова переходит в состояние ожидания. По окончанию приема возникает событие «кадр принят», которое переводит станцию в состояние прослушивания. В случае коллизии на приеме станция тоже переходит в состояние прослушивания.

Локальная сеть Ethernet.

Ethernet – изначально коллизионная технология, основан­ная на общей шине, к которой компьютеры подключаются и «борются» между собой за право передачи пакета. Основной про­токол - CSMA/CD (множественный доступ с чувствительнос­тью несущей и обнаружению коллизий). Дело в том, что если две станции одновременно начнут передачу, то возникает ситу­ация коллизии, и сеть некоторое время «ждет», пока «улягутся» переходные процессы и опять наступит «тишина». Существует еще один метод доступа - CSMA/CA (Collision Avoidance) - то же, но с исключением коллизий. Этот метод применяется в беспроводной технологии Radio Ethernet или Apple Local Talk – перед отправкой любого пакета в сети пробегает анонс о том, что сейчас будет происходить передача, и станции уже не пыта­ются ее инициировать.

Ethernet бывает полудуплексный (Half Duplex), по всем сре­дам передачи; источник и приемник «говорит по очереди» (клас­сическая коллизионная технология) и полнодуплексный (Full Duplex), когда две пары приемника и передатчика на устрой­ствах говорят одновременно. Этот механизм работает только на витой паре (одна пара на передачу, одна пара на прием) и на оптоволокне (одна пара на передачу, одна пара на прием).

Ethernet различается по скоростям и методам кодирования для различной физической среды, а также по типу пакетов (Ethernet II, 802.3, RAW, 802.2 (LLC), SNAP).

Ethernet различается по скоростям: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1000 Мбит/с (1 Гбит/с) . Поскольку давно уже ратифицирован стан­дарт Gigabit Ethernet для витой пары категории 5е, можно сказать, что для любой сети Ethernet могут быть использованы витая пара, одномодовое (SMF) или многомодовое (MMF) оптоволокно. В зависимости от этого существуют различные спецификации:

· 10 Мбит/с Ethernet: 10Base-T, 10Base-FL (10Base-2 и 10Base-5 существуют для коаксиального кабеля и уже не применяются);

· 100 Мбит/с Ethernet: 100Base-TX, 100Base-FX, 100Base-T4, 100Base-T2;

· Gigabit Ethernet: 1000Base-LX, 1000Base-SX (по оптике) и 1000Base-TX (для витой пары).

Существуют два варианта реализации Ethernet на коаксиаль­ном кабеле, называемые «тонкий» и «толстый» Ethernet (Ethernet на тонком кабеле 0,2 дюйма и Ethernet на толстом кабеле 0,4 дюйма).

Тонкий Ethernet использует кабель типа RG-58A/V (диамет­ром 0,2 дюйма). Для маленькой сети используется кабель с со­противлением 50 Ом. Коаксиальный кабель прокладывается от компьютера к компьютеру. У каждого компьютера оставляют не­большой запас кабеля на случай возможности его перемещения. Длина сегмента 185 м, количество компьютеров, подключенных к шине, - до 30.

После присоединения всех отрезков кабеля с BNC-коннекторами (Bayonel-Neill-Concelnan) к Т-коннекторам (название обусловлено формой разъема, похожей на букву «Т») получится единый кабельный сегмент. На его обоих концах устанавлива­ются терминаторы («заглушки»). Терминатор конструктивно представляет собой BNC-коннектор (он также надевается на Т-коннектор) с впаянным сопротивлением. Значение этого со­противления должно соответствовать значению волнового со­противления кабеля, т.е. для Ethernet нужны терминаторы с со­противлением 50 Ом.

Толстый Ethernet – сеть на толстом коаксиальном кабеле, имеющем диаметр 0,4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина кабельного сегмента - 500 м.

Прокладка самого кабеля почти одинакова для всех типов коаксиального кабеля.

Для подключения компьютера к толстому кабелю использу­ется дополнительное устройство, называемое трансивером . Трансивер подсоединен непосредственно к сетевому кабелю. От него к компьютеру идет специальный трансиверный кабель, мак­симальная длина которого 50 м. На обоих его концах находятся 15-контактные DIX-разъемы (Digital, Intel и Xerox). С помощью одного разъема осуществляется подключение к трансиверу, с по­мощью другого - к сетевой плате компьютера.

Трансиверы освобождают от необходимости подводить кабель к каждому компьютеру. Расстояние от компьютера до сетевого кабеля определяется длиной трансиверного кабеля.

Создание сети при помощи трансивера очень удобно. Он мо­жет в любом месте в буквальном смысле «пропускать» кабель. Эта простая процедура занимает мало времени, а получаемое со­единение оказывается очень надежным.

Кабель не режется на куски, его можно прокладывать, не за­ботясь о точном месторасположении компьютеров, а затем уста­навливать трансиверы в нужных местах. Крепятся трансиверы, как правило, на стенах, что предусмотрено их конструкцией.

При необходимости охватить локальной сетью площадь боль­шую, чем это позволяют рассматриваемые кабельные системы, применяется дополнительные устройства - репитеры (повтори­тели). Репитер имеет 2-портовое исполнение, т.е. он может объе­динить 2 сегмента no 185 м. Сегмент подключается к репитеру через Т-коннектор. К одному концу Т-коннектора подключает­ся сегмент, а на другом ставится терминатор.

В сети может быть не больше четырех репитеров. Это позво­ляет получить сеть максимальной протяженностью 925 м.

Существуют 4-портовые репитеры для подключения соответственно сразу 4 сегментов.

Длина сегмента для Ethernet на толстом кабеле составляет 500м, к одному сегменту можно подключить до 100 станций. При наличии трансиверных кабелей до 50м длиной, толстый Ethernet может одним сегментом охватить значительно большую площадь, чем тонкий. Эти репитеры имеют DIX-разъемы и мо­гут подключаться трансиверами, как к концу сегмента, так и в любом другом месте.

Очень удобны совмещенные репитеры, т.е. подходящие и для тонкого, и для толстого кабеля. Каждый порт имеет пару разъе­мов: DIX и BNC, но они не могут быть задействованы одновре­менно. Если необходимо объединять сегменты на разном кабе­ле, то тонкий сегмент подключается к BNC-разъему одного пор­та репитера, а толстый - к DIX-разъему другого порта.

Репитеры очень полезны, но злоупотреблять ими не стоит, так как они приводят к замедлению работы в сети.

Ethernet на витой паре. Витая пара - это два изолированных провода, скрученных между собой. Для Ethernet используется 8-жильный кабель, со­стоящий из четырех витых пар. Для защиты от воздействия окру­жающей среды кабель имеет внешнее изолирующее покрытие.

Основной узел на витой паре - hub (в переводе называется накопителем, концентратором или просто хаб). Каждый компьютер должен быть подключен к нему с помощью своего сегмен­та кабеля. Длина каждого сегмента не должна превышать 100 м. На концах кабельных сегментов устанавливаются разъемы RJ-45. Одним разъемом кабель подключается к хабу, другим - к сете­вой плате. Разъемы RJ-45 очень компактны, имеют пластмассо­вый корпус и восемь миниатюрных площадок.

Хаб - центральное устройство в сети на витой паре, от него зависит ее работоспособность. Располагать его надо в легкодос­тупном месте, чтобы можно было легко подключать кабель и следить за индикацией портов. Хабы выпускаются на разное количество портов- 8, 12, 16 или 24. Соответственно к нему можно подключить такое же ко­личество компьютеров.

Технология Fast Ethernet IEEE 802.3U. Технология Fast Ethernet была стандартизирована комитетом IEEE 802.3. Новый стандарт получил название IEEE 802.3U. Скорость передачи информации 100 Мбит/с. Fast Ethernet орга­низуется на витой паре или оптоволокне.

В сети Fast Ethernet организуются несколько доменов конф­ликтов, но с обязательным учетом класса повторителя, исполь­зуемого в доменах.

Репитеры Fast Ethernet (IEEE 802.3U) бывают двух классов и различаются по задержке в микросекундах. Соответственно в сегменте (ло­гическом) может быть до двух репитеров класса 2 и один репи­тер класса 1. Для Ethernet (IEEE 802.3) сеть подчиняется прави­лу 5-4-3-2-1.

Правило 5-4-3-2-1 гласит: между любыми двумя рабочим у станциями не должно быть более 5 физических сегментов, 4 ре­питеров (концентраторов), 3 «населенных» физических сегмен­тов, 2 «населенных» межрепитерных связей (IRL), и все это дол­жно представлять собой один коллизионный домен (25,6 мкс). Физически из концентратора выходит много проводов, но ло­гически это все один сегмент Ethernet и один коллизионный до­мен, в связи с ним любой сбой одной станции отражается на работе других. Поскольку все станции вынуждены «слушать» чу­жие пакеты, коллизия происходит в пределах всего концентра­тора (на самом деле на другие порты посылается сигнал Jam, но это не меняет сути дела). Поэтому, хотя концентратор - это самое дешевое устройство и, кажется, что оно решает все пробле­мы заказчика, не рекомендуется использовать эту методику, особенно в условиях постоянного роста требований к ресурсам сетей, и переходить на коммутируемые сети. Сеть их 20 ком­пьютеров, собранная на репитерах 100 Мбит/с, может работать медленнее, чем сеть из 20 компьютеров, включенных в комму­татор 10 Мбит/с. Если раньше считалось «нормальным» присут­ствие в сегменте до 30 компьютеров, то в нынешних сетях даже три рабочие станции могут загрузить весь сегмент.

Технология Gigabit Ethernet. Следующий шаг в развитии технологии Ethernet - разработ­ка стандарта IEEE-802.32. Данный стандарт предусмат­ривает скорость обмена информацией между станциями локаль­ной сети 1Гбит/с. Устройства Gigabit Ethernet объединяют сегменты сетей с Fast Ethernet со скоростями 100 Мбит/с. Используются сетевые карты со скоростью 1 Гбит/с, а также серия сетевых устройств, таких как коммута­торы и маршрутизаторы. В сети с Gigabit Ethernet используется управление трафиком, контроль перегрузок и обеспечение качества обслужива­ния (Quality Of Service- QOS). Стандарт Gigabit Ethernet - один из серьезных соперников развивающейся сегодня технологии ATM.

Технологии ATM.

Сеть ATM имеет звездообразную топологию. Сеть ATM стро­ится на основе одного или нескольких коммутаторов, являю­щихся неотъемлемой частью данной коммуникационной струк­туры.

Высокая скорость передачи и чрезвычайно низкая вероят­ность ошибок в волоконно-оптических системах выдвигают на перши план задачу создания высокопроизводительных систем коммутации на основе стандартов ATM.

Простейший пример такой сети - один коммутатор, обес­печивающий коммутацию пакетов, данных и несколько оконеч­ных устройств.

ATM - это метод передачи информации между устройства­ми в сети маленькими пакетами фиксированной длины, назван­ными ячейками (cells). Фиксация размеров ячейки имеет ряд су­щественных преимуществ по сравнению с пакетами перемен­ной длины:

Во-первых, ячейки фиксированной длины требуют мини­мальной обработки при операциях маршрутизации в комму­таторах. Это позволяет максимально упростить схемные ре­шения коммутаторов при высоких скоростях коммутации;

Во-вторых, все виды обработки ячеек по сравнению с обра­боткой пакетов переменной длины значительно проще, так как отпадает необходимость в вычислении длины ячейки;

В-третьих, в случае применения пакетов переменной длины передача длинного пакета данных могла бы вызвать задерж­ку выдачи в линию пакетов с речью или видео, что привело бы к их искажению. Модель ATM имеет четырехуровневую структуру. Различают несколько уровней:

Ø пользовательский (User Layer) - включает уровни, начиная с сетевого и выше (TPX/SPX или TCP/IP);

Ø адаптации (ATM Adaptation Layer - AAL);

Ø ATM (ATM Layer);

Ø физический (Physical Layer).

Пользовательский уровень обеспечивает создание сообще­ния, которое должно быть передано в сеть ATM и соответству­ющим образом преобразовано. Уровень адаптации (AAL) обеспечивает доступ пользователь­ских приложений к коммутирующим устройствам ATM. Данный уровень формирует стандартные ATM-ячейки и передает их на уровень ATM для последующей обработки.

Физический уровень обеспечивает передачу ячеек через разнообразные коммутационные среды. Данный уровень состо­ит из двух подуровней - подуровня преобразования передачи, реализующего различные протоколы передачи по физическим линиям, и подуровня адаптации к среде передачи.

Оконечные устройства ATM - сети, подключающиеся к ком­мутаторам через интерфейс, называемый UNI - интерфейс пользователя с сетью. UNI может быть интерфейсом между ра­бочей станцией, ПК, АТС, маршрутизатором или каким угодно «черным ящиком» и АТМ-коммутатором.

Сеть Internet

Всемирная паутина (World Wide Web - WWW), компьютер­ная сеть информационных ресурсов, через которую пользователь может двигаться, используя связи одного документа с другими. Информация по Всемирной паутине распространяется по компью­терам всего мира. Всемирная паутина часто упоминается просто как «Сеть» (Web).

Сеть стала очень популярным информационным ресурсом с тех пор, как впервые стало возможным представлять изображения и другие мультимедиа продукты в Internet, всемирной сети ком­пьютеров, в 1993 г. Сеть предлагает место, где компании, учреж­дения, и личности могут отображать информацию относительно их изделий, программ, исследований или их жизней. Сеть стала форумом для многих групп и рынком для многих компаний. Музеи, библиотеки, правительствен­ные агентства и школы считают Сеть ценнейшим изобретением, она также несет информацию в широком спектре форматов.

Подобно всем сетям ЭВМ, Web объединяет два типа компь­ютеров - клиентов и серверов - с использованием стандартного набора правил (протокола) для связи между компьютерами. Ком­пьютер-сервер содержит информационные ресурсы, которые со­держатся в Сети, и пользователи Сети, используют компьютеры-клиенты, чтобы обратиться к ресурсам. Компьютерная сеть может быть сетью общего пользования - типа всемирного Internet - или частной сетью, типа Intranet компании. Web - часть Internet. Internet также включает и другие средства межкомпьютерного обмена, типа Telnet, протокола передачи файлов, и Gopher, но Web быстро стала наиболее широко используемой частью Internet. Она отличается от других частей Internet правилами, которые компью­теры используют для общения друг с другом, и доступностью иной, чем текст, информация. Намного труднее иметь дело с изображениями или другими мультимедиа-файлами иными методами, чем применяемыми в Web.

Предоставление компьютером-клиентом возможности ото­бразить страницы сети с изображениями и другими медиа-средствами стало возможным после введения специального про­граммного продукта, называемого браузером (от англ. Browse - просматривать). Каждый документ Сети содержит кодированную информацию от­носительно того, что находится на странице, как страница должна просматриваться и с какими другими сайтами (информационными узла­ми) документ связан. Программа просмотра на компьютере пользователя читает эту информацию и использует ее, чтобы отобразить стра­ницу на экране пользователя. Почти каждая Страница сети или документ Сети включают связи, названные гиперссылками, с други­ми сайтами. Гиперссылки - определяющая особенность Сети - они позволяют пользователям путешествовать между документа­ми Сети без следования специальному порядку или иерархии.

Когда пользователи хотят обратиться к Сети, они использу­ют браузер Сети на их компьютере-клиенте, чтобы соединиться с компьютером-сервером Сети. Компьютеры-клиенты соединяются с Сетью одним из двух способов. Клиенты с разрешенным доступом подключаются либо прямо в Сеть посредством маршрутизатора (специального аппаратного средства, которое определяет наи­лучший способ соединения клиента и сервера), либо с помощью локальной сети, прямо подключенной к Сети. Клиенты с удаленным доступом соединяются с Сетью посредством модема, аппаратного устройства, которое транслирует информацию от компьютера в сигналы, которые могут передаваться по телефонным линиям. Не­которые модемы посылают сигналы по каналам кабельного теле­видения, или специальным телефонным линиям большой емкости типа цифровой сети интегрального обслуживания (ISDN -Integrated Services Digital Network), или по ASDL - Asymmetric Digital Subscriber Loop.

Серверы Сети содержат документы Сети и средства, свя­занные с ними. Они могут быть обыкновенными персональными компьютерами, мощными универсальными компьютерами или чем-то промежуточным между ними. Клиентом может быть любой тип компьютера. Web и все форматы Internet используют протокол, названный TCP/IP. Однако, каждая часть Internet - Web, системы Gopher или FTP - использует несколько различные системы для передачи файлов между клиентами и серверами.

Адрес документа Сети помогает компьютеру пользователя найти и соединяться с сервером, который содержит нужную стра­ницу. Адрес страницы сети называется URL (Uniform Resource Locator).

URL - составной код, который сообщает браузеру клиента три вещи:

Ø правила (протокол), которые пользователь должен использовать, чтобы получить доступ к сайту;

Ø адрес Internet, который уникально определяет сервер;

Ø расположение в пределах файловой системы сервера данного элемента.

Пример URL – http://encarta.msn.com.

Первая часть URL, http://, показывает, что сайт находится во Всемирной паутине. Большинство браузеров также способно к воспроизведению файлов с форматами других частей Internet, ти­па Gopher и FTP. Другие форматы Internet используют различные коды первой части их URL - например, система Gopher использует префикс gopher://, a FTP использует ftp://.

Следующая часть URL, encarta.msn.com, дает название или уникальный адрес в Internet сервера, на котором хранится сайт.

Некоторые URL определяют специфические каталоги, или файлы такие, как http://encarta.msn.com/explore/default.asp-explore является названием каталога, в котором находится файл default.asp.

Сеть содержит информацию во многих формах, включая текст, графические изображения и любой тип цифрового медиа-файла, включая видео- и звуковые файлы. Не­которые элементы страниц сети фактически являются небольшими программами с их собственными правами. Эти объекты, называемые апплетами (от небольшого приложения - другое название для компьютерной про­граммы), следуют определенному набору команд.

Апплеты позволяют пользователям запустить в Сети игры, поиск в базах данных, выполнять виртуальные научные экспери­менты и множество других действий.

Коды, которые сообщают браузеру на компьютере пользова­теля, как отобразить документ Сети, соответствуют своду правил, названному Языком разметки гипертекста (HTML – HyperText Markup Language).

Каждый документ Сети написан как открытый текст, и коман­ды, которые сообщают компьютеру пользователя, как представить документ, содержатся в самом документе непосредственно, зако­дированными с использованием специальных символов, назван­ные тэгами (tag) HTML. Браузер знает, как интерпретировать тэги HTML, так что документ появляется на пользовательском экра­не именно так, как имел в виду проектировщик документа (также называемый веб-дизайнером (web-designer)).

В дополнение к HTML, некоторые типы объектов в Сети ис­пользуют свое собственное кодирование. Апплеты, например, явля­ются мини-программами, которые написаны на языках программирования типа Visual Basic и Java.

Клиент-серверная связь, URL и HTML позволяют информа­ционным узлам (сайтам, хостам) включать гиперссылки, которые пользова­тели могут использовать, чтобы путешествовать «сквозь» Сеть. Гиперссылки - часто являются фразами в тексте документа Сети, которые связы­ваются с другим документом Сети, снабженным своим URL, когда пользователь щелкает своей мышью на этой фразе. Браузер поль­зователя обычно различает гиперссылки и обычный текст, по­мечая гиперссылки различным цветом или подчеркиванием. Гиперссылки позволяют пользователям переходить между разбросанны­ми на Сети страницами не в каком-то определенном порядке. Этот метод доступа к информации назван ассоциативным доступом, и ученые уверяют, что это подобие того, каким путем человеческий мозг получает доступ к хранящейся информации. Гиперссылки де­лают ссылочную информацию в Сети быстрее и проще, чем при ис­пользовании традиционных печатных документов.

Даже при том, что Всемирная паутина - только часть Internet, отчеты показали, что более чем 75% случаев использова­ния Internet приходится на Web. Эта доля, вероятно, вырастет в будущем.

Один из наиболее замечательных аспектов Всемирной пау­тины - ее пользователи. Они - поперечный разрез общества. Пользователи включают студентов, которые должны найти мате­риалы на заданную тему, врачей, которые нуждаются в информа­ции относительно самого последнего медицинского исследования, и абитуриентов колледжа, исследующих университетские городки или даже заполняющих заявки о финансовой помощи, формируе­мых интерактивно. Другие пользователи включают инвесторов, которые могут интересоваться деловой историей акционерной компании и оценить данные относительно различных общественных и откры­тых фондов. Вся эта информация с готовностью располагается в Сети. Пользователи могут часто находить финансовые диаграммы о деятельности компании, которые показывают информацию не­сколькими различными способами.

Путешественники, изучающие возможную поездку, могут со­вершать виртуальные туры, посмотреть расписания авиалиний и плату за проезд, и даже заказывать рейс с помощью Сети. Многие места назначения - включая парки, города, гостиницы - имеют их собственные сайты с руководствами и местными картами. Крупные компании – поставщики товаров также имеют информацион­ные узлы, на которых заказчики могут проследить процесс отгрузки, вы­яснить, где их товары находятся или когда они будут поставлены.

Правительственные агентства имеют информационные уз­лы, где они отправляют по почте инструкции, процедуры, инфор­мационные бюллетени и налоговые формы. Многие должностные лица имеют свои сайты, где они выражают свои взгля­ды, перечисляют собственные достижения и т.п. Сеть также содержит каталоги почтовых адресов, электрон­ной почты и номеров телефонов.

Пользователи Сети могут посетить сайты крупных книжных мага­зинов, одежды и других товаров. Многие центральные газеты имеют специальные электронные издания, которые выпускаются чаще, чем ежедневно. Электронные журналы почти в каждой отрасли науки – теперь в Сети. Большинство музеев предлагает пользователю виртуальный тур по их экспозициям и зданиям. Эти организации и учреждения обычно используют сайты, что­бы дополнить неэлектронные части деятельности. Некоторые получают дополнительные доходы от продажи места для публикации рекламных объявлений на своих сайтах.

Всемирная паутина была разработана британским физиком и компьютерным специалистом Тимоти Бернерсом-Ли как проект в рамках ис­следований для Европейского Центра Ядерной энергии (CERN, теперь Европейская Лаборатория Физики элементарных частиц) в Женеве, Швейцария. Бернес-Ли первым начал работать с гипер­текстом в начале 1980-ых гг. Созданная им Сеть стала функцио­нировать в CERN в 1989 году, и затем стала быстро распростра­няться по университетам в остальной части мира с помощью уче­ных-ядерщиков. Группы в Националь­ном Центре Прикладных программ Супервычислений в Универси­тете Штата Иллинойс также исследовали и разработали техноло­гию Сети. Они первыми разработали браузер, названный Мозаика (Mosaic) в 1993 г.

Для пользова­теля Сеть притягательна, потому что сформирован графический интерфейс пользователя (GUI – graphical user interface), метод отображения информации и управления изображениями. Методы хранения инфор­мации в Сети ассоциативны, восстановление документов с помо­щью связей гипертекста, и названы Web-сайтами с URL, обеспечи­вающими плавный переход к остальной части Internet. Это обеспе­чивает свободный доступ к информации между различными час­тями Сети.

Итак с конца 1960-х до начала 1990-х годов Internet был инстру­ментом связи и исследований, используемым почти исключитель­но для академических и военных целей. Это положение измени­лось радикально с введением Всемирной паутины (также назы­ваемой WWW, или W3) в 1989 г.

WWW - набор программ, стандартов и протоколов, с помо­щью которых мультимедиа файлы (документы, которые могут со­держать текст, фотографии, графику, видео и звук) создаются и отображаются в Internet.

Internet включает WWW, а также включает аппаратные сред­ства (компьютеры, супер-ЭВМ и связи) и не-WWW программное обеспечение и протоколы, на которых WWW выполняется. Разли­чие между Internet и WWW подобно различию между компьютером и программой мультимедиа, которая выполняется на компьютере. Всплеск популярности Internet в 1990-х наиболее вероятен из-за интенсивного применения графики во Всемирной паутине.

Чтобы обратиться к информации в Internet, пользователь должен сначала войти в сеть или соединиться с главным компью­тером сети пользователя. Как только подключение будет установлено, пользователь может запрашивать информацию от удаленного сервера. Если информация, требуемая пользователем, постоянно находится на одном из компьютеров сети ЛВС, эта информация быстро будет найдена и послана к пользовательскому терминалу.

Если информация, требуемая пользователем, находится на
сервере, который не принадлежит ЛВС, то сеть ЛВС соединяется с
другими сетями до тех пор, пока она не сделает подключение к
сети, содержащей требуемый сервер.

В процессе соединения с другими сетями, главный компью­тер ЛВС может быть будет должен обратиться к маршрутизатору – устройству, которое определяет лучший путь подключения между сетями и помогает сетям осуществлять соединения.

Как только компьютер пользователя подключится к серверу, содержащему требуемую информацию, сервер посылает инфор­мацию пользователю в форме файла. Специальная компьютерная программа вызывает браузер, который дает возможность пользо­вателю просмотреть файл. Примерами браузеров Internet являют­ся Mosaic, Mozilla, Netscape и Internet Explorer. Большинство файлов Internet - документы мультимедиа, то есть текст, графика, фото­графии, звуковые и видео материалы могут быть объединены в едином документе. Документы не относящиеся к мультимедиа не нуждаются в браузерах. Процесс поиска и передачи файла с удаленного сервера на пользовательский терминал называется загрузкой.

Одна из причин мощи Internet состоит в использовании концепции гипертекста. Термин гипертекст используется, чтобы описать свя­занную систему документов, в которых пользователь может пере­ходить от одного документа к другому нелинейным, ассоциатив­ным способом.

Мультимедийный файл в Internet называется гипермедийным документом.

Доступ к Internet может быть осуществлен посредством двух обширных категорий: пря­мой (выделенный) доступ и удаленный доступ (через модем). При выделенном доступе компьютер напрямую связан с Internet через маршрутизатор, или компьютер, являющийся частью сети, сопря­женной с Internet. При доступе с помощью модемной связи ком­пьютер подключается к Internet временным соединением, обычно по телефонной линии, использующей модем - устройство, кото­рое конвертирует электрические сигналы из компьютера в сигна­лы, которые могут быть переданы по традиционным телефонным линиям.

Все данные, передаваемые по Internet, разделены на не­большие блоки информации, называемые пакетами, каждый из которых помечен уникальным номером, указывающим его место в потоке данных между ЭВМ. Когда различные пакеты, которые со­ставляют набор данных, достигают их места назначения, они со­бираются вместе, используя уникальные метки. Если часть сети, по которой посланы пакеты, работает со сбоями или вышла из строя, специальное оборудование маршрутизации Internet автоматические направляет пакеты так, чтобы они передавались по функционирующей части сети. Другие особенности позволяют удостовериться, что все пакеты данных прибывают не­поврежденными, автоматически требуя переспроса поврежденных или неполных пакетов от источника. Эта система, названная па­кетной коммутацией, использует ряд протоколов или правил, из­вестных как TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

Чтобы быть клиентом Internet, компьютер должен иметь уни­кальный в соответствии с Протоколом Internet (IP) сетевой адрес так, чтобы сообщения могли быть правильно направлены к и от машины по Internet. Адреса Internet названы URL (Uniform Resource Locators). Некоторые URL - строка чисел (например 89.123.121.34), но т.к. такие длинные строки чисел неудобны для запоминания, используются и другие соглашения об адресовании. Пример этого соглашения: http://encarta.msn.com/downloads/pryearbk.asp. Http указывает про­токол - в данном образце, протокол передачи гипертекста - используемый обыкновенно при обращении к конкретному местопо­ложению в Internet. Название после двоеточия и двойной косой черты (encarta.msn.com) указывает имя хоста, которое является именем отдельной компьютерной системы, связанной с Internet. Остающиеся названия (имена) после имени хоста определяют различные файлы, на которые указывает конкретный URL. В при­мере URL, файл pryearbk расположен в директории downloads. Другие файлы, расположенные в том же самом каталоге, будет иметь подобный URL, единственная разница будет в названии файла или файлов в конце адреса. Конкретные имена серверов отображают номера IP в имена доменов (msn.com в вышеупомяну­том URL) и гарантируют, что правильный номер IP источника и места назначения будет обеспечен для всех пакетов.

Наиболее широко используемый инструмент в Internet – электронная почта или e-mail. Электронная почта используется, чтобы посылать письменные сообщения между отдельными лица­ми или группами лиц, часто географически разделенных большими расстояниями. Сообщения электронной почты обычно посылаются и принимаются почтовыми серверами - компьютерами, которые специализированы для обработки и отправления электронной поч­ты. Как только сервер получил сообщение, он направляет его на компьютер, которому данная почта адресована.

До введения World Wide Web, существовали различные стандарты и типы программного обеспечения для передачи дан­ных по Internet. Многие из них все еще используются. Среди наи­более популярных Telnet, FTP и Gopher.

Telnet позволяет пользователю Internet соединиться с уда­ленным компьютером и использовать его так, как будто он или она работает с ним напрямую (в режиме удаленного терминала).

FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов)- ме­тод перемещения файлов от одного компьютера до другого по Internet, даже если каждый компьютер имеет различную операци­онную систему или формат хранения данных.

Gopher - усовершенствование FTP, облегчающее возмож­ность ведения списка и удаленно восстанавливающая файлы.

В то время как эти протоколы передачи и программное обес­печение все еще используются, WWW намного более легка для применения и используется намного более часто, чем более ран­ние протоколы передачи.

Главная проблема, возникшая в процессе длительного роста Internet - трудность обеспечения достаточной ширины полосы передачи, чтобы поддерживать функционирование Сети. Поскольку приложения Internet стано­вятся все более сложными, и поскольку все большее количество людей во всем мире использует Internet, количество информации, передаваемой через Internet, будет требовать связи с очень боль­шой шириной полосы передачи. В то время как многие телекоммуникационные компании пытаются разрабатывать более производительные технологии, не известно, будут ли эти технологии способны удовлетворить растущий спрос.

Чтобы подстроиться к увеличивающемуся числу пользова­телей, некоммерческая организация Корпорации Университетов для развития Internet (University Corporation for Advanced Internet Development - UCAID) работает над созданием Internet 2.

Internet 2 добавит ширину полосы или доступные линии свя­зи к нынешнему сверхширокополосному тракту передачи инфор­мации, чтобы предоставить возможность передачи большего чис­ла пакетов данных. Члены UCAID включают представителей уни­верситетов, правительства и компьютерной промышленности.

Лекция № 6.

Информационные технологии формирования кадровой политики и управления предприятием. Создание базы данных персонального учета.

(см. мультимедиалекции)

Лекция № 7.

Информационные технологии в пожарной безопасности

Лекция № 8.

Проблемы защиты информации.

Работа с персоналом, владеющим конфиденциальной информацией.

Основные вопросы:

1. Компьютерные вирусы.

2. Антивирусные программы.

3. Защита от вирусов.

Чтобы избежать суровых последствий «вирусного», поражения нужно соблюдать ряд несложных правил, пренебрежение которыми может привести к весьма плачевным результатам.

Основная тактика защиты от вирусной «инфекции» состоит в использовании программного обеспечения из надежных источников (в идеале - только лицензионного), в регулярном контроле за состоянием наиболее важной информации в компьютере (по возможности - с созданием резервных копий на дискетах, ленте или сетевом диске). Необходима также обязательная проверка всех вновь поступающих на дисках или по сети программ каким-нибудь надежным антивирусом или их комплектом. Набор качественных антивирусных программ неизменно пополняется по мере расширения фронта вирусной атаки.

Популярными антивирусными пакетами являются комплект АО «ДиалогНаука», Norton Antivirus и Antiviral Toolkit Pro. Panda Antivirus Titanium.

В стандартную поставку антивирусного комплекта АО «ДиалогНаука» входят четыре программных продукта: еженедельно обновляемый полифаг Aidstest, ревизор диска ADinf, лечащий блок ADinf Cure Module и программа Doctor Web, отслеживающая и уничтожающая сложношифруемые и полиморфные вирусы. В расширенный вариант поставки комплекта входит аппаратный комплекс Sheriff, гарантированно предотвращающий на аппаратном уровне проникновение вирусов в систему.

Наиболее популярным средством против вирусов является, как известно, Aidstest, но, используя его, всегда надо помнить, что он предохраняет только от вирусов, с которыми он уже знаком. Для обеспечения большей безопасности использование Aidstest необходимо сочетать с повседневным использованием ревизора диска Adinf.

Ревизор ADinf позволяет обнаружить появление любого вируса, включая Stealth-вирусы, вирусы-мутанты и неизвестные на сегодняшний день вирусы. При установленной программе ADinf Cure Module (лечащий блок ревизора ADinf) можно немедленно удалить до 97% из них. ADinf берет под контроль все участки винчестера, куда возможно проникновение вируса. Такой способ проверок полностью исключает маскировку Stealth-вирусов и обеспечивает весьма высокую скорость проверки диска. Расширение ревизора ADinf - программа ADinf Cure Module (файл ADinfExt.exe) дополнительно поддерживает небольшую базу данных, описывающую файлы, хранящиеся на диске. В случае обнаружения вируса она позволяет немедленно и надежно вылечить машину.

Doctor Web борется с известными программе полиморфными вирусами. Кроме того, Doctor Web может проводить эвристический анализ файлов в целях выявления неизвестных вирусов, в том числе сложношифруемых и полиморфных вирусов. Успех такого анализа - в среднем 82%. Программа может распаковывать и проверять исполняемые файлы, обработанные архиваторами LZEXE, PKLite и Diet.

AVP Антивирусный набор, являющийся расширенной версией известного антивирусного комплекта «Доктор Касперский». Комплекс содержит программу-фаг, тестирующую и восстанавливающую файлы и загрузочные сектора дисков, поврежденные вирусами. В процессе работы программы производится тестирование на неизвестные вирусы. Также в комплект входит резидентная программа, отслеживающая подозрительные действия, совершаемые на компьютере, и дающая возможность просматривать карту памяти. Специальный набор утилит помогает обнаруживать новые вирусы и разбираться в них.

Norton Antivirus

Антивирусный пакет Norton Antivirus относится к средствам типа «установил и забыл». Все необходимые параметры конфигурации и плановые мероприятия (проверка диска, проверка новых и модифицированных программ, запуск Windows-утилиты Auto-Protect, проверка boot-сектора диска A: перед перезагрузкой) устанавливаются по умолчанию. Программа сканирования диска существует для DOS и Windows. В числе прочих Norton AntiVirus обнаруживает и уничтожает даже полиморфные вирусы, а также успешно реагирует на вирусоподобную активность и борется с неизвестными вирусами.

Он и его ассистент Дэвид Боггс (David Boggs) издали брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks» .

Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:

Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей.

Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт , описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала - не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы.

MAC-адреса

При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес.

Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из шестнадцати миллионов (2^24) адресов, и по мере исчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя. Существуют таблицы, позволяющие определить производителя по MAC-адресу; в частности, они включены в программы типа arpalert.

Мак адрес считывается один раз из ПЗУ при инициализации сетевой карты, в дальнейшем все пакеты генерируются операционной системой. Все современные операционные системы позволяют поменять его. Для Windows начиная как минимум с Windows 98 он менялся в реестре. Некоторые драйвера сетевых карт давали возможность изменить его в настройках, но смена работает абсолютно для любых карт.

Некоторое время назад, когда драйверы сетевых карт не давали возможность изменить свой MAC-адрес, а альтернативные возможности не были слишком известны, некоторые провайдеры Internet использовали его для идентификации машины в сети при учёте трафика. Программы из Microsoft Office, начиная с версии Office 97, записывали MAC-адрес сетевой платы в редактируемый документ в качестве составляющей уникального GUID-идентификатора. . MAC адрес роутера передавался Mail.Ru агентом на свой сервер открытым текстом при логине.

Разновидности Ethernet

В зависимости от скорости передачи данных, и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных вариантах.

В этом разделе дано краткое описание всех официально существующих разновидностей. По некоторым причинам, в дополнение к основному стандарту многие производители рекомендуют пользоваться другими запатентованными носителями - например, для увеличения расстояния между точками сети используется волоконно-оптический кабель .

Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 - поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

Ранние модификации Ethernet

• Xerox Ethernet - оригинальная технология, скорость 3 Мбит/с, существовала в двух вариантах Version 1 и Version 2, формат кадра последней версии до сих пор имеет широкое применение.
• 1BROAD36 - широкого распространения не получил. Один из первых стандартов, позволяющий работать на больших расстояниях. Использовал технологию широкополосной модуляции , похожей на ту, что используется в кабельных модемах . В качестве среды передачи данных использовался коаксиальный кабель.
• 1BASE5 - также известный, как StarLAN , стал первой модификацией Ethernet-технологии, использующей витую пару. Работал на скорости 1 Мбит/с, но не нашёл коммерческого применения.

10 Мбит/с Ethernet

• 10BASE5 , IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») - первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров .
• 10BASE2 , IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») - используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 185 метров , компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор , а на кабеле должен быть BNC-коннектор . Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.
• StarLAN 10 - Первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с. В дальнейшем эволюционировал в стандарт 10BASE-T .

Несмотря на то, что теоретически возможно подключение к одному кабелю (сегменту) витой пары более чем двух устройств, работающих в симплексном режиме, такая схема никогда не применяется для Ethernet, в отличие от работы с коаксиальным кабелем. Поэтому все сети на витой паре используют топологию «звезда», в то время как сети на коаксиальном кабеле построены на топологии «шина». Терминаторы для работы по витой паре встроены в каждое устройство, и применять дополнительные внешние терминаторы в линии не нужно.

• 10BASE-T , IEEE 802.3i - для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5 . Максимальная длина сегмента 100 метров.
• FOIRL - (акроним от англ. Fiber-optic inter-repeater link ). Базовый стандарт для технологии Ethernet, использующий для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных без повторителя 1 км.
• 10BASE-F , IEEE 802.3j - Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, использующих оптический кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.
• 10BASE-FL (Fiber Link) - Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось увеличения длины сегмента до 2 км.
• 10BASE-FB (Fiber Backbone) - Сейчас неиспользуемый стандарт, предназначался для объединения повторителей в магистраль.
• 10BASE-FP (Fiber Passive) - Топология «пассивная звезда», в которой не нужны повторители - никогда не применялся.

Быстрый Ethernet (Fast Ethernet , 100 Мбит/с)

• 100BASE-T - общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
• 100BASE-TX , IEEE 802.3u - развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.
• 100BASE-T4 - стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.
• 100BASE-T2 - стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в противоположных направлениях по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении - 50 Мбит/с. Практически не используется.
• 100BASE-FX - стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полном дуплексе.
• 100BASE-SX - стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптическом кабеле и мощностью передатчиков, по разным материалам от 2х до 10 километров.
• 100BASE-FX WDM - стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в волоконно-оптическом кабеле и мощностью передатчиков. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны) либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой - на 1550 нм.

Гигабитный Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с)

10-гигабитный Ethernet (Ethernet 10G, 10 Гбит/с)

Новый стандарт 10-гигабитного Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN , MAN и WAN . В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3 .

• 10GBASE-CX4 - Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand .
• 10GBASE-SR - Технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров , в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое волокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового волокна (2000 МГц/км).
• 10GBASE-LX4 - использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому волокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового волокна.
• 10GBASE-LR и 10GBASE-ER - эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.
• 10GBASE-SW , 10GBASE-LW и 10GBASE-EW - Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET /SDH . Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.
• 10GBASE-T , IEEE 802.3an-2006 - принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния - до 100 метров.
• 10GBASE-KR

Компания Harting заявила о создании первого в мире 10-гигабитного соединителя RJ-45, не требующего инструментов для монтажа - HARTING RJ Industrial 10G .

40-гигабитный и 100-гигабитный Ethernet

Согласно наблюдениям Группы 802.3ba , требования к полосе пропускания для вычислительных задач и приложений ядра сети растут с разными скоростями, что определяет необходимость двух соответствующих стандартов для следующих поколений Ethernet - 40 Gigabit Ethernet (или 40GbE) и 100 Gigabit Ethernet (или 100GbE). В настоящее время серверы , высокопроизводительные вычислительные кластеры , блэйд-системы , SAN и NAS используют технологии 1GbE и 10GbE, при этом в 2007 и 2008 гг. был отмечен значительный рост последней.

Перспективы

О Terabit Ethernet (так упрощенно называют технологию Ethernet со скоростью передачи 1 ТБит/с) стало известно в 2008 году из заявления создателя Ethernet Боба Меткалфа на конференции OFC который предположил, что технология будет разработана к 2015 году , правда, не выразив при этом какой-либо уверенности, ведь для этого придется решить немало проблем. Однако, по его мнению, ключевой технологией, которая может обслужить дальнейший рост трафика, станет одна из разработанных в предыдущем десятилетии - DWDM .

«Чтобы реализовать Ethernet 1 ТБит/с, необходимо преодолеть множество ограничений, включая 1550-нанометровые лазеры и модуляцию с частотой 15 ГГц. Для будущей сети нужны новые схемы модуляции, а также новое оптоволокно, новые лазеры, в общем, все новое, - сказал Меткалф. - Неясно также, какая сетевая архитектура потребуется для её поддержки. Возможно, оптические сети будущего должны будут использовать волокно с вакуумной сердцевиной или углеродные волокна вместо кварцевых. Операторы должны будут внедрять больше полностью оптических устройств и оптику в свободном пространстве (безволоконную). Боб Меткалф» .

См. также

Примечания

Ссылки

• Стандарт IEEE 802.3 2008 (англ.)
• Стандарт IEEE 802.3 2002 (англ.)

Ethernet -семейство технологий локальных сетей
Скорости	10 Mbits/sec: (10BASE-5 , 10BASE-2 , 10BASE-T) · Fast Ethernet · Гигабитный Ethernet · 10-гигабитный Ethernet · 100-гигабитный Ethernet · Терабитный Ethernet
General	IEEE 802.3 · Ethernet physical layer · Autonegotiation · Industrial Ethernet · Power over Ethernet · EtherType · Ethernet Alliance · Ethernet in the first mile
Исторические	CSMA/CD · StarLAN · 10BROAD36 · 10BASE-FB · 10BASE-FL · 100BaseVG · LattisNet · Long Reach Ethernet
Оборудование	Medium Dependent Interface · MII · GMII · 10 Gigabit Media Independent Interface · XAUI ·