Физическая передающая среда — это прежде всего кабели. Они бывают трех видов: витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.
Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Пример — телефонный кабель. Характеристики пары: размеры, тип изоляции, шаг скручивания. Этот вид передающей среды дешев. Витая пара может быть неэкранированной и экранированной. Последняя помещена в медную оплетку, а пары проводов обмотаны фольгой. Основной недостаток витой пары — низкая скорость передачи информации (до 1 Мбит/c) и плохая помехозащищенность.
Коаксиальный кабель обладает более высокой механической прочностью и помехозащищенностью. Существуют два типа коаксиальных кабелей: тонкий (диаметр 0.64 см) и толстый (диаметр 1.27 см). Первый передает сигнал без затухания на 185 м, второй почти на 500 м (рис. 11). Скорость передачи информации 10—50 Мбит/c.
Оптоволоконный кабель — самая удобная передающая среда. На него не действуют электромагнитные поля, он сам практически не излучает, поэтому обнаружить его трудно, что отвечает требованиям секретности. В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов (рис. 12). Данные могут передаваться на многие километры. Скорость передачи от 100 Мбит/c до 1 Гбит/c. К недостаткам этого вида передающей среды относятся дороговизна и малая технологичность в эксплуатации.
Рис. 5.12. Коаксиальный кабель
Рис. 5.13. Оптоволоконный кабель
При передаче данных используется и беспроводная среда. Работа беспроводных ЛВС основана на следующих способах передачи данных: инфракрасном излучении, лазере и радиопередаче. Беспроводная среда (радиосвязь) может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений, где применение обычных линий связи затруднительно или нецелесообразно. Организация беспроводной связи существенно дороже, чем обычной.
Передающая среда — общий ресурс для всех узлов сети. Для доступа к передающей среде необходимы специальные механизмы — методы доступа. Метод доступа — набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю.
Компьютеры получают доступ к сети поочередно на короткое время. Если же два компьютера передадут данные одновременно, их пакеты столкнутся и будут испорчены. Возникнет так называемая коллизия, т. е. столкновение пакетов от двух узлов в канале связи. Все компьютеры в сети должны использовать один и тот же метод доступа, иначе некоторые из них будут доминировать в сети и не позволят другим осуществлять передачу.
Существуют два основных способа доступа к сетевому ресурсу: детерминированный и недетерминированный. В детерминированном способе используются два метода: метод опроса и метод передачи прав. Метод опроса применяется в преимущественно в сетях звездообразной топологии. Это режим подчинения. Метод передачи прав используется в сетях с кольцевой топологии. Он основан на передаче по сети специального сообщения — маркера. Маркер циркулирует по сети, и любой узел, имеющий данные для передачи, помещает их в свободный маркер, который становится занятым. Узел-адресат принимает его, устанавливает в маркер признак приема и отправляет в сеть. Передающий узел, получив признак приема, освобождает маркер, т. е. делает его свободным и вновь отправляет в сеть.
Недетерминированный способ предусматривает случайные методы доступа и конкуренцию всех узлов сети. Известен, например, множественный доступ с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD). Его суть заключается в следующем. Все компьютеры в сети прослушивают сеть, чтобы обнаружить передаваемые данные. Компьютер может начать передачу собственных данных только тогда, когда кабель свободен, когда кабель занят, передача запрещена. Если возникает коллизия, то компьютеры, ее вызвавшие, приостанавливают передачу на случайный интервал времени, затем вновь пытаются передать данные через разные промежутки времени. CSMA/CD является состязательным методом, т. к. компьютеры конкурируют между собой за право передавать данные в сеть.
Поскольку передаваемые в сетях файлы данных обычно велики по объему, то для избежания долгого ожидания в очереди на передачу все компьютеры разбивают данные на маленькие управляемые блоки, называемые пакетами. Пакет — это единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое.
К каждому пакету сетевая операционная система добавляет управляющую информацию: заголовок в начало пакета и трейлер в конец пакета. Заголовок включает сигнал о передаче, адреса источника и получателя, код синхронизации. Трейлер обычно содержит информацию для проверки ошибок передачи, так называемый избыточный циклический код. Форматы и размеры пакетов зависят от типа сети.