Лекция 1. Введение. Первые коммуникационные сети

Из формулы определения напряжения () легко получить выражение для расчета работы по переносу электрического заряда ; так как сила тока связана с зарядом соотношением , то работа тока: , или .

Мощность по определению , следовательно, .

Русский ученый X. Ленц и английский учены Д. Джоуль опытным путем в середине XIX в. установили независимо друг от друга закон, который называется законом Джоуля—Ленца и читается так: при прохождении тока по проводнику количество теплоты, выделившееся в проводнике, прямо пропорцинально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока:

Полная замкнутая цепь представляет собой электрическую цепь, в состав которой входят внешние сопротивления и источник тока (рис. 17). Как один из участков цепи, источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним, .

Для того чтобы ток проходил по замкнутой цепи, необходимо, чтобы в источнике тока зарядам сообщались дополнительная энергия, она появляется за счет работы по перемещению зарядов, которую производят силы неэлектрического происхождения (сторонние силы) против сил электрического поля. Источник тока характеризуется энергетической характеристикой, которая называется ЭДС — электродвижущая сила источника. ЭДС измеряется отношением работы сторонних сил по перемещению вдоль замкнутой цепи положительного заряда к величине этого заряда .

Пусть за время через поперечное сечение проводника пройдет электрический заряд . Тогда работу сторонних сил при перемещении заряда можно записать так: . Согласно определению силы тока, , поэтому . При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, сопротивления которых и , выделяется некоторое количество теплоты. По закону Джоуля—Ленца оно равно: . Согласно закону сохранения энергии, . Следовательно, . Произведение силы тока на сопротивление участка цепи часто называют падением напряжения на этом участке. Таким образом, ЭДС равна сумме падений напряжений на внутреннем и внешнем участках замкнутой цепи. Обычно это выражение записывают так: . Эту зависимость опытным путем получил Георг Ом, называется она законом Ома для полной цепи и читается так: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.

Распространенные ошибки

1. Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально сопротивлению проводника. Выразив отсюда сопротивление , некоторые абитуриенты делают ошибочный вывод, что сопротивление проводника зависит от напряжения и силы тока. Эта ошибка свидетельсвует о формальном усвоении закона Ома и непонимании его физической сущности.

Напрядение и сила тока не определеют сопротивление. Формула закона Ома отражает тот факт, что для заданного проводника () сила тока тем больше, чем больше напряжение. График зависимости представляет собой прямую линию и называется вольт-амперной характеристикой проводника.

Лекция 1. Введение. Первые коммуникационные сети

Желание общаться с другими людьми для человека всегда было движущей силой, и он разработал для этого огромное количество самых разнообразных средств.

Первые коммуникационные сети.

♦ Телеграфные кабели

В начале 19-го века во Франции была создана первая оптическая телеграфная сеть, пе­редававшая информацию с потрясающей для того времени скоростью — 20 символов в се­кунду, Тогда же Сэмюель Морзе (Samuel Morse) продемонстрировал электрический теле­граф, значительно подтолкнувший развитие коммуникационных сетей в США.

♦ Телефонная сеть: технология коммутации каналов (туристы поехали все вместе)

В телефонных системах используется технология коммутации каналов. Когда один телефон посредством сети соединяется с другим телефоном, между ними замыкается электрическая цепь, т.е. устанавливается физический путь. При передаче голоса это работает вполне удовлетворительно, потому что звук переносится по проводу почти с постоянной скоростью передачи информации. В течение сеанса связи по этой цепи проходят все сигналы. Если связь раз­рывается и устанавливается снова, то она может установиться по совсем другой цепи. Но для передачи компьютерных данных эта технология работает менее удовлетво­рительно, так как компьютеры передают информацию "взрывообразно": интерва­лы максимальной интенсивности чередуются с интервалами низкой или нулевой интенсивности.

♦Технология коммутации пакетов

(каждый сам за себя, тебе сказали: езжай, добирайся как хочешь, вот и приходиться ездить окольными путями)

В 1960-х годах правительство США было заинтересовано в развитии компьютерных сетей, способных обеспечить связь военных организаций и основных учебных центров друг с другом. Поскольку это было в разгар холодной войны, сеть должна была обладать достаточной избыточностью и устойчивостью, чтобы надежно функционировать в условиях реальной ядерной войны.

Исследователи Массачусетского технологического института и Национальной физической лаборатории разработали технологию, названную коммутацией пакетов, работавшую с взрывообразными порциями информации лучше, чем традиционная технология коммутации каналов. Таким образом, они заложили фундамент технологии коммуникации, используемой сегодня в Internet.

В сети с коммутацией пакетов соединение не устанавливается на все время сеанса связи. Отдельные пакеты данных могут передаваться различными путями. По одной и той же линии могут проходить сигналы различных соединений, в то время как в технологии коммутации каналов линия полностью занимается соединением на протяжении всего сеанса связи.

ARPAnet

Первая компьютерная сеть с коммутацией пакетов была разработана в конце 1960-х годов под покровительством Министерства обороны США. Она была названа ARPAnet (Advanced Research Projects Agency network - Агентство по перспективным исследованиям).

Первый узел ARPAnet (пункт, или точка соединения) был установлен в 1969 году в университете Калифорнии (Лос-Анджелес). Всего за три года сеть "расползлась" по всей территории США, а еще через два года — по всей Европе. The Network Control Protocol (NCP) — сетевой протокол, который был первым стандартом сетевого протокола в ARPANET. NCP был завершен и представлен в декабре 1970 г. компанией Network Working Group (NWG), возглавляемой Стивом Крокером.

В процессе роста ARPAnet разделилась на две части. Военные назвали свою часть сети Milnet, а термин ARPAnet стал обозначать часть сети, соединяющую узлы исследовательских организаций и университетов. В 1980-х годах на смену ARPAnet пришла сеть, образованная из отдельной военной сети Defense Data Network (Сеть обороны в нее включили Milnet) и сети NSFNet (National Science Foundation Network – национальный научный фонд) (компьютерная сеть научных и университетских узлов, финансируемая Национальным научным фондом США). Со временем эта глобальная сеть выросла в современную Internet.

Первое решение задач кооперации пользователей осуществлялось применением одного компьютера (мэйнфрейм) к которому пользователи получали доступ через терминалы, представляющие собой не более чем устройства ввода-вывода (клавиатура и дисплей).

Недостатки:

· Большая стоимость мейнфрейма

· рухнул мэйнфрейм – прекращается работ всех пользователей

С появлением персональных компьютеров отказоустойчивость организации стала выше, но системы некоторое время еще оставались изолированными. И например для того чтобы напечатать документ необходимо было его сбросить на дискету, и начинать бегать искать свободный компьютер, или становиться в очередь и ждать. Еще конечно были варианты переносить компьютер с одного места на другой и даже во многих организациях были сконструированы специальные тележки с установленными принтерами.

Сеть – это система взаимодействующих линий и каналов связи.

Компьютерная сеть это два и больше устройств, соединенных для обмена информацией, ресурсами или тем и другим.

Как можно осуществить соединение

1. Кабель (витая пара, волоконно-оптический)

2. Беспроводные средства (радиосигнал, лазерный луч)

Ресурсами могут быть: файлы, программы, принтеры модемы

1983-го Основной протокол передачи данных сети Интернет стал протокол TCP/IP, (заменил NCP). В 1984 году появилась служба имен доменов DNS (Domain Name System). Позволила без больших потерь преобразовывать имена главных компьютеров в адреса IP. В 90хх были построены скоростные магистрали сети, а также началась коммерциализация Internet.

По мере того как к Internet подключались все больше студентов колледжей, индивидуальных пользователей и компаний всех размеров, бизнесмены осознали появление нового бурно растущего сектора рынка. К 1995 году этот рынок был освоен рекламными компаниями, начали быстро расти масштабы сетевых банковских операций, по Internet уже можно было даже заказать пиццу.

Поиск по сайту: