Характеристика компьютерных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Характеристика компьютерных сетей. Назначение, компоненты и общая структура компьютерных сетей, базовые топологии

Сеть представляет собой множество узлов, объединённых между собой связями. Железные дороги, где узлами являются вокзалы и станции, а связями - рельсы, служат примером транспортных сетей, организуемых для решения транспортных проблем. Для обеспечения информационных процессов используют персональный компьютер, с помощью которого возможно решать широкий круг задач. Но также существует ряд важных и ответственных процессов, которые с помощью одного компьютера решить невозможно. Например, это полёт ракеты, сборка сложной конструкции на заводе, ядерная реакция на атомной станции и т.д. Для решения таких проблем в сеть соединяют несколько компьютеров, дублируя основной и повышая тем самым надёжность работы.

Также важнейшей составляющей деятельности человека является обмен информацией и налаживание коммуникационных связей. Уже традиционными являются телекоммуникации (от греч. tele - «вдаль, далеко» и лат. communicato - «связь»), служащие обменом информации на расстоянии. Наиболее привычными примерами технических средств телекоммуникаций являются радиопередатчик, телефон, телеграф, телетайп, факсимильный аппарат, телевидение и почта. Сейчас широко распространены компьютеры, что привело к созданию компьютерных коммуникаций (сетей), которые уже вытеснили факсимильную и телетайпную связь.

Назначение компьютерных сетей.

Компьютерная (электронная) сеть - это система обмена информацией между различными компьютерами на расстоянии, дающая возможность пользователям применять их в качестве средств передачи и приёма информации. Электронная сеть объединяет компьютеры разных типов с разными операционными системами. Компьютерные сети включают в себя вычислительные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощностей), и информационные сети, предназначенные для совместного использования информационных ресурсов. Таким образом, пользователи или абоненты компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.

Целесообразность создания компьютерной сети обуславливается следующим:

- возможностью использования территориально распределенного программного обеспечения, информационных баз данных и баз знаний, находящихся у различных пользователей;

- возможностью организации распределенной обработки данных путем привлечения ресурсов многих вычислительных машин;

- оперативному перераспределению нагрузки между компьютерами, включенными в сеть и ликвидации пиковой нагрузки за счет перераспределения ее с учетом часовых поясов;

- специализацией отдельных машин на работе с уникальными программами, которые нужны ряду пользователей сети;

- коллективизации ресурсов, в особенности дорогостоящего периферийного оборудования, которым экономически нецелесообразно укомплектовывать каждую ЭВМ;

Компьютерные сети представляют собой комплекс технических, программных и информационных средств. Технические средства - это ЭВМ различных типов (от микро до суперЭВМ); системы передачи данных, включая каналы связи, модемы и сетевые адаптеры для подключения ЭВМ к линиям связи; шлюзы, распределители, маршрутизаторы и другое оборудование. Информационные средства - это единый информационный фонд, содержащий данные разных типов для общего и индивидуального применения: базы данных, базы знаний - локальные и распределенные. Программные средства сети предназначены для организации коллективного доступа к ее ресурсам, динамического распределения и перераспределения ресурсов сети, для оптимальной загрузки технических средств, координации работы основных звеньев сети.

Практически любая сеть строится на основе нескольких мощных компьютеров, называемых серверами (от англ. serve - «обслужить»). К этим серверам обычно подключены серверы сети второго порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные) и четвёртого порядка (локальные), а к ним - пользователи отдельных компьютеров. Компьютерные сети передают данные в различных средах - домах, мелких фирмах и огромных корпорациях, в которых возможно большое количество подразделений, разделённых территориально.

Принципы функционирования различных электронных сетей примерно одинаковы, так как все они представляют собой информационную систему, складывающуюся из компьютеров (как источников информации), канала связи, по которому информация в форме материально-энергетического сигнала может поступать к адресату-адресату, а также некоторого соглашения (кода), которое позволит компьютеру-адресату преобразовать воспринятый сигнал в форму понятную потребителю-человеку. Компьютерная сеть позволят коллективно решать различные прикладные задачи, увеличивает степень использования имеющихся в сети ресурсов (информационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечивает удаленный доступ к ним. Для эффективной работы сетей используются специальные операционные системы (сетевые ОС), которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Они устанавливаются на специально выделенные компьютеры.

Сетевые приложения - это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы (e-mail, веб-браузер, Instant messaging), системы коллективной работы (Collaboration), сетевые базы данных и др.

Компьютерные сети бывают локальные, отраслевые, региональные, глобальные. Локальная вычислительная сеть (LAN - Local Area Network) объединяет компьютеры чаще одной организации, расположенных компактно в одном или нескольких зданиях. Её пропускная способность достигает 10 Гбит/с, а размер не превышает нескольких километров. Высокое качество передачи данных дает возможность предоставлять пользователю сети широкий спектр услуг: печать, факс, сканер, файловую службу, электронную почту, базы данных и другие услуги, реализация которых отдельно на локальном компьютере очень дорога. Каналы связи могут использоваться совместно сразу многими компьютерами сети.

Глобальная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) объединяет компьютеры, которые находятся в разных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе уже существующих линий связи, например, телефонных линий, радиосвязи и систем спутниковой связи. Так как эти линии прокладывались для целей, отличных от передачи компьютерных данных, то их качество, как и скорость обмена данных, чаще очень низкое, что требует использования специальных сложных алгоритмов и процедур передачи данных и дорогой аппаратуры.

Функциональные компоненты компьютерных сетей.

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы, с точки зрения их отношения к ресурсам:

· рабочие станции;

· серверы;

· коммуникационные узлы;

Рабочая станция (workstation) - это ПК, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но также пользователю доступны и ресурсы сети. Можно выделить три типа рабочих станций: рабочая станция с локальным диском (ОС загружается с данного локального диска), бездисковая рабочая станция (ОС загружается с диска файлового сервера) и удаленная рабочая станция (подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи - например, с помощью телефонной сети).

Сервер (от англ. serve - «обслужить») - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги. Например, хранение данных общего пользования, обработка запроса к СУБД, печать заданий и т.д.

Коммуникационные узлы. К коммуникационным узлам сети относятся такие устройства, как: коммутаторы, мосты, повторители, маршутизаторы, концентраторы, шлюзы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

- Повторитель (repeater) - устройство, предназначенное усиливать или регенерировать пришедший на него сигнал. Во всех связанных повторителем сегментах в каждый момент времени поддерживается обмен данными только между двумя станциями;

- Концентратор (hub) - устройство, позволяющее объединить несколько рабочих станций в один сетевой сегмент;

- Шлюз - это специальный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, для которых невозможна передача информации стандартными средствами. Шлюз преобразует данные и протоколы их передачи к единому стандарту. Обычно он реализуется на базе некоторого узлового компьютера. Использование шлюзов расширяет возможности абонентов сети;

- Коммутаторы (switch);

- Маршрутизатор (router);

Физические компоненты сети.

Существует 4 основных категории физических компонентов сети:

1. Компьютер (англ. computer - «вычислитель»). Это устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако, сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой.

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) является синонимом компьютера. Это комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. ЭВМ подразумевает использование электронных компонентов в качестве её функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах - он может быть механическим, биологическим, оптическим, квантовым и т.д. По типу функционирования вычислительная машина может быть цифровой (ЦВМ) и аналоговой (АВМ);

компьютерный сеть программный сканированный

Рисунок 1. Схема персонального компьютера.

1. Монитор; 2. Материнская плата; 3. Процессор; 4. Порт АТА; 5. Оперативная память; 6. Карты расширений; 7. Компьютерный блок питания; 8. Дисковод; 9. Жёсткий диск; 10. Клавиатура; 11. Компьютерная мышь;

Interconnections представляют собой компонент, передающий данные от одной точки сети к другой. Эта категория включает в себя следующие виды компонентов:

- Сетевые адаптеры (сетевые платы) - преобразуют данные, обрабатываемые компьютером в формат, пригодные для передачи по локальной сети;

- Кабели или провода, по которым сигналы передаются от одного сетевого адаптера к другому;

- Коннекторы - точки соединения кабелей и проводов;

Коммутатор, или свич (от англ. switch - переключатель). Это устройства, объединяющие оконечные устройства и осуществляющие интеллектуальную передачу данных между ними. Коммутаторы одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и поэтому часто рассматриваются как многопортовые мосты. Коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора);

Сетевой коммутатор на 48 портов (с гнездами для четырёх дополнительных портов).

Маршрутизаторы (от англ. router) осуществляют эффективную передачу данных между сетями (анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту). Маршрутизатор представляет собой специализированный сетевой компьютер, имеющий как минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети.

Маршрутизатор работает на более высоком «сетевом» уровне 3, нежели коммутатор (или сетевой мост) и концентратор (хаб), которые работают соответственно на уровне 2 и уровне 1 модели OSI. При работе маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.

Программными компонентами являются сетевые операционные системы и сетевые приложения. Администрирование сетей включает конфигурирование, мониторинг и обнаружение неисправностей, а также расширение и развитие сети при росте количества пользователей или требований к связи. Инструментами для управления компьютерными сетями являются программы мониторинга сетей, анализаторы протоколов, снифферы (сетевой анализатор трафика, программа или программно-аппаратное устройство, предназначенное для перехвата и последующего анализа, либо только анализа сетевого трафика, предназначенного для других узлов) и программы по управлению сетью. Многие крупные компании предлагают системы управления сетью, включая Microsoft Systems Management Server (SMS), IBM (Tivoli Enterprise) и Hewlett-Packard (OpenView).

Возможности компьютерной сети определяются характеристиками компьютеров, включенных в сеть. Для описания и сравнения сетей могут использоваться множество параметров, но с точки зрения исполнения и структуры они описываются следующими параметрами:

- Скорость. Этот параметр показывает, насколько быстро данные передаются по сети. Более точной характеристикой является пропускная способность;

- Защищённость. Этот параметр показывает, насколько защищена сама сеть и данные, передаваемые в ней. Понятие защиты очень важно в компьютерной сети. Защита должна быть продумана перед любым внесением изменений, влияющих на сеть;

- Управляемость. Этот параметр предоставляет возможность воздействовать на работу любого элемента сети. Управлением сетью занимается администратор сети или пользователь, которому поручены эти функции. Обычный пользователь, как правило, не имеет административных прав. Также управляемость помогает определить проблемы в работе компьютерной сети или отдельных ее сегментов, выработать управленческие действия для решения выявленных проблем и даёт возможность автоматизации этих процессов при решении похожих проблем в будущем;

- Доступность обозначает, насколько сеть при необходимости будет доступна для использования. Для сети, которая должна работать 24 часа сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году доступность рассчитывается делением времени, которое она действительно была доступна для работы на полное количество времени и умножением на 100 для получения процентного показателя;

- Стоимость. Этот параметр показывает полную стоимость компонентов, установки и поддержки сети;

- Производительность. Определяется такими показателями, как время реакции системы (время между моментом возникновения запроса и моментом получения ответа) и пропускная способность (определяется количеством информации, переданной через сеть или ее сегмент в единицу времени; определяется в битах в секунду);

- Расширяемость, или масштабируемость. Любая компьютерная сеть является развивающимся объектом, и не только в плане модернизации ее элементов, но и в плане ее физического расширения, добавления новых элементов сети (пользователей, компьютеров, служб). Существование таких возможностей, трудоемкость их осуществления входят в понятие расширяемости. Другой похожей характеристикой является масштабируемость сети, которая показывает, насколько легко сеть сможет обслуживать большее количество пользователей или передавать большее количество данных без существенного снижения производительности. Если сеть была спроектирована и оптимизирована только для текущих требований, когда в сети потребуются изменения или расширение, то это будет слишком сложно и дорого;

- Надёжность. Эта характеристика показывает надёжность компонентов (маршрутизаторов, коммутаторов, персональных компьютеров и т.д.), комплектующих сеть и измеряет возможность аварий. MTBF (mean time between failure) - среднее время между авариями;

- Прозрачность сети предполагает скрытие (невидимость) особенности сети от конечного пользователя. Пользователь обращается к ресурсам сети как к обычным локальным ресурсам компьютера, на котором он работает. Другой важной стороной прозрачности сети является возможность распараллеливания работы между разными элементами сети. Вопросы назначения отдельных параллельных заданий отдельным устройствам сети также должны быть скрытыми от пользователя и решаться в автоматическом режиме;

- Интегрируемость - это возможность подключения разнообразного и разнотипного оборудования, программного обеспечения от разных производителей к вычислительной сети. Сосуществование двух типов данных с противоположными требованиями к процессу передачи является сложной задачей, решение которой является необходимым условием вычислительной сети с хорошей интегрируемостью. Если такая неоднородная вычислительная сеть успешно выполняет свои функции (стандартизация сетей, их элементов и компонентов), то можно говорить о том, что она обладает хорошей интегрируемостью;

- Топология. В описании сетей используются 2 типа топологий: физическая (расположение кабелей, сетевых устройств и оконечных систем) и логическая (пути, по которым сигналы передаются по сети);

Часть этих характеристик (требований) заложена в международных или национальных стандартах, другие служат предметом межфирменных соглашений и дополнений.

2. Топологии компьютерных сетей. Виды базовых сетевых топологий

В локальной вычислительной сети (ЛВС) все рабочие станции должны быть соединены между собой. Если в ЛВС входит файл-сервер, он также должен быть подключен к рабочим станциям. Различают физическую (физическая схема, описывающая структуру локальной сети) и логическую топологию.

В шинной топологии все устройства локальной сети подключаются к линейной сетевой среде передачи данных, которую часто называют каналом, шиной или трассой. Каждое устройство (например, рабочая станция или сервер) независимо подключается к общему шинному кабелю с помощью специального разъема. Шинный кабель должен иметь на конце согласующий резистор, или терминатор, который поглощает электрический сигнал, не давая ему отражаться и двигаться в обратном направлении по шине. Когда источник передает сигналы в сетевую среду, они движутся в обоих направлениях от источника. Эти сигналы доступны всем устройствам в ЛВС. Среда передачи данных не проходит через узлы, подключенные к сети, поэтому потеря работоспособности одного из устройств никак не сказывается на других устройствах.

Каждое устройство ЛВС проверяет проходящие данные. Если MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, не совпадает с соответствующим адресом этого устройства, данные игнорируются. Если же MAC- или IP-адрес пункта назначения, содержащийся в пакете данных, совпадает с соответствующим адресом устройства, то данные копируются этим устройством и передаются на канальный и сетевой уровни эталонной модели OSI. На каждом конце кабеля устанавливается терминатор. Когда сигнал достигает конца шины, он поглощается терминатором.

Если несколько станций одновременно попытаются осуществить передачу, возникнет коллизия (конфликт). В случае возникновения коллизии, импульсы напряжения от каждого из устройств будут одновременно присутствовать в общей шине, и таким образом, данные от обоих устройств будут повреждаться. Область сети, в пределах которой был создан пакет и возник конфликт, называется доменом коллизий. При обнаружении устройством коллизии, сетевой адаптер отрабатывает режим повторной передачи с задержкой, которая будет различна для каждого устройства в сети, и, таким образом, уменьшается вероятность повторного возникновения коллизии.

Типичная шинная топология имеет простую структуру кабельной системы с короткими отрезками кабелей. Поэтому по сравнению с другими топологиями стоимость ее реализации невелика, что компенсируется высокой стоимостью управления. Самым большим недостатком шинной топологии является то, что диагностика ошибок и изолирование сетевых проблем могут быть довольно сложными, т.к. здесь имеются несколько точек концентрации. Также использование всего лишь одного кабеля в данной топологии может стать критической точкой отказа - если шина обрывается, то ни одно из подключенных к ней устройств не сможет передавать сигналы.

Топология кольцо (топология замкнутой сети). В данном типе сетевой топологии все компьютеры подключены к коммуникационному каналу, замкнутому на себе. В кольце сигналы, которые возможно усиливать, передаются только в одном направлении.

Достоинствами топологии «кольцо» является отсутствие возможности для столкновения передающейся информации, возможность одновременной передачи данных сразу несколькими компьютерами и возможность промежуточного сигнала. Недостатками являются высокая стоимость и сложность обслуживания, прекращение функционирования в случае выхода из строя кабеля или ПК, также то, что кольцо в 2,5 раза медленнее шины.

В топологии «звезда» сетевой носитель соединяет центральный концентратор с каждым устройством, подключенным к сети. В этой топологии используется управление из центральной точки, а связь между устройствами, подключенными к сети, осуществляется посредством двухточечных линий между каждым устройством и центральным каналом или концентратором, который переправляет информацию устройству в соответствии с адресом, содержащимся в данных. В сетях с топологией "звезда" концентратор может быть активным (соединяет участки среды передачи и регенерирует сигнал, т.е. работает как многопортовый повторитель) или пассивным (только соединяет участки сетевой среды передачи данных). Благодаря выполнению регенерации сигналов, активный концентратор позволяет данным перемещаться на более значительные расстояния.

Так как сетевая среда топологии «звезда» выходит непосредственно из концентратора и прокладывается к месту установки рабочей станции, большинство проектировщиков сетей считают её самой простой с точки зрения проектирования и установки. Другими достоинствами этой топологии является простота обслуживания (единственной областью концентрации является центр сети) и то, что к ней легко добавлять новые рабочие станции. Также топология "звезда" позволяет легко диагностировать проблемы и изменять схему прокладки. Если один из участков сетевой среды передачи данных обрывается или закорачивается, то теряет связь только устройство, подключенное к этой точке. Конечно, наличие отдельного отрезка кабеля для каждого устройства позволяет легко диагностировать отказы, однако, это же приводит и к увеличению количества отрезков, что является недостатком, который служит повышением стоимости установки сети с данной топологией. Ещё одним недостатком является то, что концентратор, который упрощает обслуживание, поскольку все данные проходят через эту центральную точку, при выходе из строя, ведёт к прекращению работы всей сети.

Максимально допустимая длина отрезков сетевого кабеля между концентратором и любой рабочей станцией (их еще называют горизонтальной кабельной системой) составляет 100 метров. Величина максимальной протяженности горизонтальной кабельной системы устанавливается Ассоциацией электронной промышленности (Electronic Industries Association, EIA) и Ассоциацией телекоммуникационной промышленности (Telecommunications Industry Association, TIA). Следовательно, локальная сеть, использующая этот тип топологии, может покрывать область 200x200 метров. Если рабочие станции находятся за пределами области, покрываемой простой звездообразной топологией, то они не являются частью этой сети, и тогда сигнал, покинувший передающую станцию, становится чистым и легко различимым. По мере движения в среде передачи данных сигнал ухудшается и ослабевает (чем длиннее кабель, тем хуже сигнал). Это явление называется аттенюацией. Поэтому, если сигнал проходит расстояние, которое превышает максимально допустимое, нет гарантии, что сетевой адаптер сможет этот сигнал прочитать.

Для того чтобы звездообразная топология могла эффективно использоваться в здании размером 250x250 метров, ее необходимо расширить. За счет увеличения длины кабелей горизонтальной кабельной системы этого сделать нельзя, т.к. нельзя превышать рекомендуемую максимальную длину кабеля, поэтому расширяют её путем использования межсетевых устройств, которые препятствуют появлению аттенюации (деградации сигнала). Такая результирующая топология называется топологией "расширенная звезда". Чтобы сигналы могли распознаваться принимающими устройствами, используются повторители, которые берут ослабленный сигнал, очищают его, усиливают и отправляют дальше по сети. С помощью повторителей можно увеличить и расстояние, на которое может простираться сеть. Повторители работают в тандеме с сетевыми носителями и, следовательно, относятся к физическому уровню эталонной модели OSI.

3. Возможные способы обработки сканированного изображения

День ото дня появляется всё больше инновационных технологий, больше не нужно получать "сырое" изображение, а затем выполнять все "важные" задачи обработки в пакете редактирования изображений. Сегодня стандартные программные расширения планшетного сканера и сканера для обработки промежуточного класса диапозитивов позволяют корректировать тональность, балансировать цвет и повышать чёткость изображений, когда ни один пиксель еще не записан на жесткий диск. Такие опции, как удаление предыдущего растра, пакетное сканирование, а также автоматическое цветоделение, ранее присущие только сканерам высокого класса, теперь имеются и в более скромных настольных сканерах. Независимо от того, обрабатываем мы изображение до или после сканирования, основные принципы и важные этапы остаются неизменными. После доступа к программному обеспечению сканера, до этапа предварительного сканирования (это предварительный просмотр оригинала с низким разрешением, помогающий пользователю ориентировочно определить оставляемую область оригинала и задать наилучшие установки тона и цвета для сканированного изображения), необходимо выполнить несколько шагов, гарантирующих точность предварительного просмотра. К этим действиям относятся: корректировка предпочтительных установок сканера и типа оригинала, выбор режима сканирования.

После сканирования чертежа, схемы, карты, топоосновы появляется файл, представляющий собой изображение отсканированного материала в растровом виде (растровое изображение). Если материал черно-белый и/или используется монохромный сканер, то каждая точка представляется одним битом (то есть черная она или белая). Если цветной, то точка может представляться несколькими битами (кодирующими либо цвет, либо оттенки серого). Для промышленных целей в большинстве случаев хватает монохромного растрового изображения. Файл, создаваемый графической системой AutoCAD или другой подобной системой, обычно называется векторным изображением.

Существуют две ситуации, когда пользователи начинают задумываться о сканировании существующих чертежей и их последующей обработке в AutoCAD:

1. Возникает желание отсканировать весь существующий архив чертежей;

2. Необходимо быстро отсканировать (или векторизовать) конкретный чертеж или чертежи, которые срочно нужны для проектирования;

В первом случае будет разумно отсканировать весь имеющийся материал и, проведя его предварительную обработку, а именно - удаление грязи, выравнивание фона и фильтрацию - создать архив, обеспечивающий поиск, просмотр и анализ выбранного чертежа, схемы или топоосновы. Объем архива при этом не будет сильно отличаться от архива векторных чертежей. И только когда пользователь, найдя в архиве необходимый ему чертеж, собирается с ним работать, фактически возникает вторая ситуация, в которой ему необходимо решить, какой из способов обработки сканированного изображения для него подходит. Существует четыре таких способа:

1. «Скалывание» чертежа по сканированному материалу на экране монитора непосредственно в AutoCAD;

2. «Автоматизированная» трассировка сканированного материала. При этом программа-трассировщик пытается автоматически определять связную линию в заданном направлении до разрыва или пересечения. Возможна трассировка отрезков, дуг, окружностей, штриховок, полилиний. При трассировке можно задавать округление ширин растровых объектов к заданным значениям и величину игнорируемого разрыва линий и дуг. Также возможно автоматическое удаление оттрассированных растровых объектов (удаляются связные растровые области);

3. «Автоматическая» векторизация сканированного материала с распознаванием отрезков, окружностей, дуг, различных типов линий, стрелок на отрезках и дугах. При этом можно задать размеры игнорируемых разрывов линий и дуг, округление ширин к заданным величинам. Автоматически производится локализация растровых текстов, коррекция результатов распознавания - сопряжение дуг и отрезков, сведение концов векторных объектов, выравнивание отрезков прямых к правильным углам. Тексты могут быть векторизованы обводными линиями, линиями по центру либо не векторизованы вообще. Возможно маскирование текстовых и других объектов, не подлежащих векторизации;

4. Работа в «гибридной» технологии. Гибридные методы работы с растровыми документами, когда пользователь одновременно работает и с растровым, и с векторным изображением, наложенными друг на друга, и может их одновременно видеть, масштабировать, редактировать, выводить на твердую копию. Важен тот факт, что AutoCAD имеет встроенные средства для работы со сканированными изображениями и гибридной графикой;

Важно помнить, что после любой векторизации требуется внимательная ручная доводка чертежа, схемы или топоосновы. Фактически все векторизаторы не распознают текста (а уж тем более русского) и плохо работают с мелкими элементами (сравнимыми по размерам с текстом).

Также при обработке сканированного изображения возможно:

Редактирование растрового изображения (изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах). Это редактирование включает в себя рисование и стирание с заданной шириной пера и/или резинки, выбор фрагмента прямоугольной и/или произвольной многоугольной формы и операции с ними. К таким операциям относятся: копирование, перенос, «растеризация» векторного фрагмента (запись его в растровое изображение). При увеличении растровых изображений качество теряется, чего нет у векторных изображений;

Редактирование векторного изображения (способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на использовании элементарных геометрических объектов, таких как: точки, линии, сплайны и многоугольники). Объекты векторной графики являются графическими изображениями математических функций. Возможность редактирования векторного изображения включает в себя: рисование отрезков, окружностей, дуг, полилиний, полимаркеров; создание текстов с использованием шрифтов AutoCAD и/или TrueType-шрифтов; вставка форм AutoCAD, использование линий различных типов; удаление, растягивание, перенос и поворот объектов, использование объектной и растровой привязки, точная коррекция параметров векторных объектов, размещение векторных объектов по слоям в зависимости от ширины;

- Векторизация. Это процесс преобразования изображений в AutoCAD. Векторизация позволяет точно создать и описать объект, даёт возможность масштабирования и редактирования изображения. При векторизации пользователь должен разбираться в предметной области и понимать, что собственно он векторизует - машиностроительный чертеж, карту или электрическую схему, иначе количество ошибок может оказаться слишком большим. Векторизация позволяет быстро генерировать по группам черных точек линии, окружности, тексты;

- Процесс чистки грязи (мелких пятнышек, почти неизбежно появляющихся в процессе сканирования), повороты на малые углы (требующиеся в результате перекоса бумаги), линейная и нелинейная калибровки растрового изображения (требующиеся при деформациях бумаги), различные алгоритмы фильтрации - утоньшение и утолщение линий, разделение близко стоящих линий. В результате этого процесса получается довольно качественное растровое изображение, которое вполне может быть помещено в электронный архив;

- Технология автоматического разделения по слоям цветных сканированных изображений по критерию цвета и работы с каждым цветом в дальнейшем как с монохромным изображением. Эта технология, видимо, будет иметь очень большие перспективы при доведении ее до практического применения, особенно в картографии, ГИС и обработке цветных чертежей. Объёмы цветных сканированных изображений остаются очень большими, но развитие технических средств уже позволяет нормально с ними работать. Однако, для многих промышленных применений цветные сканированные изображения по-прежнему не нужны;

- Корректировка тонов. Можно изменить способ воспроизведения сканированного оригинала, настраивая тональность, цвет или обе эти характеристики. Однако приступить к коррекции сдвигов цвета и улучшению цвета в изображении следует только после установки тонов. Корректировка тонов важна для любого изображения, но неотъемлема для сканированных изображений, предназначенных для вывода на печать. Одна из задач корректировки тонов заключается в предварительной компенсации увеличения размера растровой точки путем соответствующей обработки тонов средней яркости. Для получения наилучших результатов корректировки тонов предварительно сканированного изображения следует сначала откорректировать белые и черные точки, затем параметр Гамма и в заключение, при необходимости, другие тоновые диапазоны в изображении;

- Чтобы восстановить приятный для глаза контраст, после установки точек белого и черного необходимо корректировать тона средней яркости -корректировка параметра Гамма. Коррекции тонов средней яркости в предварительно сканированном изображении особенно полезны при компенсации увеличения размера растровой точки (растискивание), которое описывает тенденцию к распространению и затемнению точек растра, связанную с взаимодействием между печатным станком, типом бумаги (или пленки) и печатной краской. Степень увеличения размера точки уменьшается к концам диапазона тонов, хотя сильнее проявляется в теневых областях, чем на наиболее светлых участках. Корректировку параметра Гамма используют для нескольких целей:

- для компенсации проблем экспозиции в оригинале, например, "вытягивание" смазанных деталей в недодержанной или передержанной фотографии;

- для увеличения контраста и детализированности в изображении с распределением тонов, смещенным в область белого или черного;

- для восстановления контраста любого изображения, которое было сглажено после корректировки точек белого и черного;

- для компенсации увеличения размера (растровой) точки, происходящего в ходе печати;

- Оперативные возможности. Это возможность сборки растрового изображения из различных файлов, разбивка растрового изображения на файлы, работа с растровыми, векторными и гибридными фрагментами, возможность пакетной векторизации и фильтрации растровых файлов, средство «птичий глаз», настройка векторизации с использованием стандартных наборов параметров, выбор пользовательской системы координат, а также возможность вывода гибридных изображений на твердые копии;

Программы, предлагаемые в части обработки сканированных чертежей:

RXAUTOICON FOR WINDOW - Визуализация растровых изображений в AutoCAD.

RxAutoIcon - программа, обеспечивающая обработку цветных, полутоновых и монохромных сканированных растровых изображений непосредственно в среде AutoCAD. При этом обеспечивается растровый «псевдослой», который может быть отмасштабирован в соответствии с реальными координатами и/или размерами и над которым полностью реализованы все операции масштабирования и панорамирования AutoCAD. Поддерживается одновременная работа с несколькими растровыми изображениями и маскирование их частей. RxAutoIcon также обеспечивает вывод гибридных (то есть содержащих растровую и векторную часть) чертежей на твердую копию;

VECTORY FOR WINDOWS - Векторизация растровых изображений.

Vectory обеспечивает автоматизированную векторизацию растровых графических документов, включая распознавание различных графических объектов (отрезки, дуги, полилинии, размерные линии, линии разных типов), текстов и поддерживает достаточно тонкую настройку алгоритмов распознавания. Обеспечивается достаточно удобное управление процессом векторизации, очистка от «грязи», удаление разрывов, редактирование и фильтрация растрового изображения. Vectory включает в себя векторный редактор, обеспечивающий доведение векторного изображения до требуемого уровня соответствия растровому без перехода в AutoCAD. Векторный редактор позволяет не только редактировать автоматически полученные примитивы, но и создавать новые;

SPOTLIGHT FOR WINDOWS - Редактор сканированных чертежей.

SpotLight предназначен для редактирования и «автоматизированной» векторизации отсканированных монохромных растровых изображений промышленных форматов (до АО). Редактор позволяет проводить фильтрацию «грязи», выравнивание линий, разделение близко лежащих линий, поворот всего или части растрового изображения на малые углы, объединение нескольких растровых изображений в одно. Пакет обеспечивает линейную и нелинейную трансформацию растрового изображения: выравнивание по криволинейной сетке, «резиновую» деформацию, компенсацию трапециевидных искажений. SpotLight также обеспечивает стандартные функции рисования и редактирования растровых изображений, в том числе пиксельное редактирование, использование шрифтов AutoCAD для нанесения текстов. Векторный редактор обеспечивает рисование и редактирование векторных примитивов, а также автоматическую коррекцию векторного рисунка: сопряжение дуг и отрезков, сведение концов векторных объектов, выравнивание отрезков прямых. Рекомендуется для применения в картографии, векторизации топооснов, может использоваться как предварительный пакет для работы в гибридной технологии;

CAD OVERLAY ESP / LFX / GSX - Обработка растровых изображений в AutoCAD.

CAD Overlay ESP обеспечивает обработку монохромных сканированных растровых изображений непосредственно в среде AutoCAD. При этом создается растровый «псевдослой», который может быть отмасштабирован в соответствии с реальными координатами и/или размерами и над которым полностью реализованы все операции масштабирования и панорамирования AutoCAD. Обеспечивается также удаление «грязи» из растрового изображения, выравнивание его путем поворота на малые углы. CAD Overlay LFX обеспечивает «трассировку» растровых линий, автоматическое масштабирование при уходе линии за экран, разложение линий по слоям и присвоение атрибутов. Реальное тестирование этой программы показало, что стабильно она работает только на замкнутых непересекающихся контурах и значительно слабее SpotLight. Не смотря на то, что CAD Overlay GSX обеспечивает работу с цветными и полутоновыми изображениями, он имеет более ограниченный набор функций. CAD Overlay ESP рекомендуется как основной пакет для работы в гибридной технологии в любой отрасли промышленности;

В идеальном случае при необходимости серьезной обработки растровых сканированных графических изображений необходимы все рассмотренные программы. Тем не менее, в конкретных условиях возможно и автономное использование любой из них. Окончательный выбор программ обработки сканированных изображений в первую очередь определяется их спецификой (машиностроение, архитектура или картография, сборочные или детальные чертежи), а также качеством сканируемого материала (оригиналы на ватмане или кальке, ксероксные копии) и степенью его ветхости.

Заключение

Компьютерная сеть это совокупность соединённых между собой устройств, которые могут обмениваться данными друг с другом. Объединять компьютеры в сети начали более 30 назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось. Сеть обеспечивает обмен информацией и ее совместное использование (разделение). Основные совместно-используемые ресурсы включают: данные и приложения, периферийное оборудование, устройства хранения информации и устройства поддержки. Компьютерные сети делятся на локальные (ЛВС, Local Area Network, LAN), представляющие собой группу близко расположенных компьютеров, связанный между собой, и распределенные (глобальные, Wide Area Networks, WAN). Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации.

Список литературы

1. Учебное пособие «Информатика» Антипова А. Е., Москва 2006 г.

2. Учебное издание «Основы информатики и вычислительной техники: Пробный учебник для средних учебных заведений» Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Сворень Р.А.

Размещено на Allbest.ru