WinNavigator

Frigate

Norton Commander

WinNC

Dos Navigator

Servant Salamander

Turbo Browser

Winamp, Skins, Plugins

Необходимые Утилиты

Текстовые редакторы

Юмор

File managers and best utilites

Реферат: Современные системы передачи данных. Реферат сети передачи данных

Реферат - Сети передачи данных

Сеть передачи данных является основой глобальных и региональных компьютерных сетей и, как уже отмечалось, представляет собой совокупность каналов передачи данных и узлов коммутации. Исторически сложилось, так что системы передачи данных первых компьютерных сетей, как и систем телеобработки, создавались на базе аналоговых телефонных сетей. К настоящему времени для сетей данного типа разработан достаточно большой объем программного и аппаратного обеспечения, имеются стандартные протоколы управления передачей данных, что определяет их широкое использование в современных компьютерных сетях. Основным недостатком сетей данного типа является относительно низкая скорость передачи информации. Для достижения более высоких скоростей передачи данных на большие расстояния в настоящее время применяют цифровые сети передачи данных и спутниковые системы связи.

Сеть передачи данных является сложной системой, на которую возлагается выполнение достаточно большого числа функций с требуемыми надежностью, помехозащищенностью передачи данных и долговечностью ее работы. Эти функции возлагаются на специальную службу управления сетью передачи данных, которая осуществляет контроль работы и управление сетью.Контроль работы сети передачи данных включает: определение состояния аппаратных средств сети, контроль абонентских систем и их подключение к сети передачи данных, проведение статистики и учета состояния функциональных элементов сети и т.п.Управление сетью включает локализацию неисправностей, изменение конфигурации сети, распределение сетевых ресурсов, маршрутизацию и управление информационными потоками. Управление сетью передачи данных может быть централизованным и осуществляться одной компьютерной системой либо децентрализованным — несколькими компьютерными системами.

Одной из определяющих характеристик сети передачи данных является способ коммутации данных, в зависимости от которого различают сети передачи данных с коммутацией каналов, коммутацией сообщений, коммутацией пакетов и интегральные сети передачи данных.

Наиболее простой и естественный способ передачи данных между двумя абонентскими системами, называемый коммутацией каналов, базируется на реализации физического соединения между ними. По своей сути сети коммутации каналов подобны телефонным сетям коллективного пользования, на базе которых они, как правило, и реализуются. Физическое соединение между абонентами компьютерной сети создается, как правило, только на время сеанса передачи информации путем образования составного канала из последовательно соединенных каналов. При этом связь между отправителем и получателем устанавливается путем посылки отправителем соответствующего сообщения, которое передается по сети передачи данных от одного узла коммутации канала к другому и управляет коммутацией каналов связи, как бы прокладывая путь от отправителя к получателю. После образования физического соединения из пункта назначения отправителю передается ответное сообщение, подтверждающее наличие требуемого соединения. Затем осуществляется передача информации, ради которой был создан канал передачи данных. На время сеанса обмена информацией составной канал полностью оказывается недоступным для других абонентов. После завершения передачи отправитель вырабатывает соответствующее управляющее сообщение, которое передается по составному каналу, управляя его разъединением, а достигнув адресата, информирует его об окончании сеанса обмена информацией.

Общее время сеанса складывается из времени коммутации, времени передачи и времени завершения сеанса связи. Следует обратить внимание, что процесс коммутации может оказывать существенное влияние на время сеанса, например, при использовании низкоскоростных узлов коммутации каналов на основе релейных автоматических телефонных станций. Относительно длительное время установления соединения (секунды) в сочетании с низкой надежностью и высоким уровнем шумов ограничивает использование телефонных каналов связи в быстродействующих компьютерных сетях. Использование современных электронных узлов коммутации каналов позволяет примерно на два порядка уменьшить время коммутации каналов и создавать так называемые компьютерные сети с быстрой коммутацией каналов. С увеличением размера сообщения, передаваемого за один сеанс обмена, эффективность данного способа коммутации увеличивается.

В рамках сетей коммутации каналов могут организовываться так называемыевыделенные каналы, которые коммутируются в определенные, заранее заданные, интервалы времени, на протяжении которых только и допускается передача информации. Очевидно, что режим выделенных каналов обеспечивает максимально допустимую для конкретной сети скорость передачи данных, однако при низкой интенсивности передачи данных эффективность использования передающей среды резко снижается.

Преимуществом сетей коммутации каналов является наличие постоянного соединения между абонентскими системами, которое позволяет достаточно просто организовать взаимодействие между ними в режиме реального времени, в диалоговом режиме.

Как уже отмечалось, большинство современных сетей коммутации каналов базируется на средствах сетей связи общего пользования (телефонная и телеграфная сети, радиосеть). Эти сети являются аналоговыми и имеют ограничения по скорости и качеству передачи дискретных цифровых сигналов. Поэтому для сетей связи общего пользования возникает необходимость принятия дополнительных мер по повышению достоверности и скорости передачи данных.

Кроме того, существенным недостатком сетей коммутации каналов является низкий коэффициент использования каналов передачи данных, прямая зависимость этого коэффициента от режимов работы сети. С целью повышения коэффициента использования каналов передачи данных предложены и реализованы различные способы их уплотнения и концентрации для создания на базе одного физического канала нескольких логических каналов, например, за счет использования принципа частотного и временного уплотнения каналов.

Используемое, как правило, в цифровых каналах передачи данных временное уплотнение представляет собой статическое разделение канала и предполагает передачу информации повторяющимися кадрами фиксированной длины. Кадр разбивается на части в соответствии с числом каналов и за каждым каналом закрепляется определенная часть кадра. Концентрация каналов связи, в отличие от уплотнения, является динамической процедурой объединения нагрузки нескольких каналов для последующей передачи информации по меньшему числу других более высокоскоростных каналов.

Передача информации посредством так называемой коммутациисообщений осуществляется без образования физического соединения между пунктом отправления и получения информации. Между ними устанавливается виртуальное (логическое) соединение, а физический канал устанавливается локально между смежными узлами коммутации и только на время передачи данных. При этом информация представляется и передается в виде блока данных, целиком содержащего все сообщение. Заголовок блока данных содержит адреса отправителя и получателя информации, а также другую управляющую информацию, необходимую для достоверной передачи сообщений между абонентами. Передача блоков данных между абонентами осуществляется с промежуточным запоминанием их в узлах коммутации: поступившее в узел коммутации сообщение запоминается в буферном запоминающем устройстве и при наличии свободного канала связи в направлении адресата передается по этому каналу в следующий свободный узел. Такие узлы, осуществляющие промежуточное хранение и управление передачей сообщений, называютсяузлами коммутации сообщений, а сети передачи данных, использующие данный способ коммутации, получили названиесетей коммутации сообщений.

Сообщение последовательно передается от одного узла коммутации к другому, занимая в каждый период времени только канал передачи данных между смежными узлами. Остальные каналы на пути следования сообщения могут использоваться для других целей. Это позволяет, по сравнению с сетями коммутации каналов, существенно повысить коэффициент использования физических каналов связи и тем самым увеличить общую пропускную способность сети передачи данных. Однако при этом усложняются узлы коммутации и появляются дополнительные задержки, связанные с необходимостью промежуточного запоминания сообщения в каждом узле сети.

Кроме того, при передаче больших сообщений повышается вероятность появления ошибок, что приводит к увеличению повторных передач и, соответственно, к снижению эффективности работы сети передачи данных. Это приводит к необходимости разбиения сообщения на несколько блоков, которые последовательно передаются между узлами коммутации сообщений. Каждый принимающий узел собирает блоки в сообщение, которое после проверки снова разбивается на блоки для дальнейшей передачи. Процесс сборки-разборки сообщений осуществляется каждым узлом коммутации. Все это значительно снижает скорость передачи сообщений, поэтому в настоящее время наибольшее распространение получил метод коммутации пакетов.

Коммутация пакетов в документах МККТТ определяется как передача данных при помощи адресуемых пакетов, осуществляемая таким образом, что канал связи занимается только на период передачи пакета.

Пакет является протокольным блоком данных сетевого уровня и, как все блоки данных эталонной модели, состоит из заголовка и поля данных.

Сеть передачи данных, использующая коммутацию пакетов, называется сетью коммутации пакетов, а ее коммутационные узлы получили название узлов коммутации пакетов. В узлах коммутации пакетов реализуются три нижних уровня эталонной модели взаимодействия открытых систем, на которых используются три типа протокольных блоков данных: последовательность бит, кадр и пакет. На рис 3.2 показана последовательность преобразования протокольных блоков данных при передаче их по сети коммутации пакетов. На верхних уровнях систем протокольный блок данных рассматривается как некоторый информационный блок, который на сетевом уровне «упаковывается» в пакет.

Рис.3.2. Последовательность преобразования протокольных блоков данных

при передаче их по сети коммутации пакетов

Сформированные на сетевом уровне пакеты передаются на канальный уровень, где к пакету добавляется служебная информация, необходимая для выполнения функций канального уровня, в результате чего формируется кадр. На физическом уровне кадр представляется последовательностью бит, которая в виде физических сигналов поступает в канал передачи данных. При приеме информации происходит обратный процесс: полученные биты группируются в слова, из которых формируется кадр. На канальном уровне содержимое управляющего поля кадра используется для выполнения процедур канального уровня, а содержимое поля данных в качестве пакета данных передается на сетевой уровень. Управляющее поле пакета формирует сетевой процесс в данном узле коммутации. Затем пакет преобразуется в кадр, содержащий обновленные адреса и соответствующие значения управляющих полей. Сформированный таким образом кадр данных передается на физический уровень и затем в следующий узел коммутации или абонентскую систему.

Коммутацию пакетов можно рассматривать как дальнейшее развитие коммутации сообщений, при котором сообщение — пакет имеет строго ограниченную длину. Процесс передачи информации в сети коммутации пакетов напоминает работу почтовой сети связи при пересылке писем.

Большие массивы информации передаются несколькими пакетами, однако, в отличие от коммутации сообщений, операция сборки-разборки осуществляется только в абонентских системах, что упрощает структуру промежуточных узлов сети. Естественно, за счет дублирования управляющей информации в каждом пакете общая длина передаваемого сообщения увеличивается, однако, как будет показано ниже, время передачи всего сообщения не увеличивается, а как правило, даже сокращается. Вводимое ограничение на длину пакета позволяет сократить объем запоминающих устройств узлов коммутации, что способствует сокращению времени пребывания пакета в узле коммутации, приводит к сокращению времени передачи сообщений и в целом повышает пропускную способность сети. Как видно из рис. 3.2, при коммутации пакетов, по сравнению с коммутацией сообщений, время передачи информации сокращается, этому также способствует одновременная передача нескольких пакетов одного сообщения.

Пакеты одного сообщения могут передаваться по различным маршрутам, независимо друг от друга, в этом случае говорят о так называемомдейтаграммном способе передачи данных. Данный способ передачи характеризуется использованием простейшего транспортного протокола и используется в основном для передачи короткой последовательности пакетов. Отсутствие логического канала может привести к нарушению порядка поступления пакетов к адресату. Поэтому для передачи больших сообщений используется способвиртуальных каналов, при котором все пакеты следуют по одному и тому же заранее установленному маршруту. Формирование маршрута осуществляется, как правило, перед началом передачи сообщения.

www.ronl.ru

Доклад - Сети передачи данных

Когда возникла задача создания сетей передачи данных для ЭВМ, естественным, прежде всего, было обращение к столетнему опыту работы с телеграфными сетями. Так, опыт работы с телеграфными сетями с промежуточным накоплением (переприем телеграмм с переносом перфоленты) пригодился при создании сетей передачи данных с коммутацией сообщений, а с сетями абонентского телеграфа (телекса) — для создания сетей передачи данных с коммутацией каналов. Важную роль в развитии сетей передачи данных сыграл научно-технический прогресс. Он позволил в течение сравнительно небольшого периода времени (несколько десятилетий) перейти от бумажных перфолент и перфокарт к магнитным лентам, а затем к магнитным дискам, полупроводниковым и оптическим запоминающим устройствам.

Одновременно огромный скачок произошел в технике защиты передачи от помех. От простых способов обнаружения ошибок путем проверки перфоленты на четность числа пробитых в ней отверстий удалось перейти к высоконадежным кодам не только обнаруживающим, но и исправляющим ошибки. Самое же главное, была создана микроэлектронная база. Она позволила сделать сложную аппаратуру компактной и экономичной по расходу электроэнергии. Все это открыло возможности построения технических средств передачи с огромной скоростью и ознаменовало наступление новой эпохи развития документальной связи.

От первых систем передачи данных к системе Х.25 Общая структура системы передачи данных показана на рис. 1. Она включает канал передачи данных, на каждом конце которого находятся линейное устройство передачи данных (ЛУПД) и оконечное устройство передачи данных (ОУПД). В официальном издании рекомендаций бывшего МККТТ на английском языке приняты названия Data Circuit terminating Equipment (DCE) и Data Terminal Equipment (DTE). В русском переводе упомянутого документа использованы термины: аппаратура окончания канала данных (АКД) и оконечное оборудование данных (ООД), которые представляются не вполне удачными с точки зрения традиций русскоязычной научно-технической терминологии.

Именно поэтому автор предпочитает более понятные названия, приведенные в тексте. Необходимость введения таких понятий объясняется расширением номенклатуры абонентских устройств, существенно усложняющих задачи их согласования с линией связи.

Телетайпы и другие терминалы с клавиатурой, снабженные устройствами отображения или не имеющие таковых, системы дистанционного ввода заданий с устройствами считывания, печатающие устройства и сканеры, автоматизированные лабораторные установки с различными физическими датчиками, персональные или любые другие ЭВМ с разнообразными периферийными устройствами — все они охватываются понятием ОУПД при условии, что включены для работы в сеть связи.

Задачей ЛУПД является также преобразование сигналов. Если канал передачи данных аналоговый, то данные от терминала поступают на модем (модулятор-демодулятор). Если же канал передачи данных является цифровым, то двоичные данные преобразуются в стандартную форму сбалансированного кода для передачи по линии сигналами, не содержащими составляющей постоянного тока. Другой функцией ЛУПД является выполнение совместно с ОУПД процедур установления, поддержания и прекращения соединений между передающим и приемным концами.

Канал передачи данных — это любая передающая среда. По способу его работы различают симплексную, полудуплексную и дуплексную связь (рис. 2). При симплексной связи, показанной на рис. 2, а, данные всегда перемещаются в одном направлении, как показано сплошными линиями. При этом не исключается возможность передачи в противоположном направлении подтверждений со стороны приемного конца, которые показаны штриховыми линиями.

При полудуплексной связи (рис. 2, б) данные передаются в обоих направлениях, но попеременно. Термин «полудуплексная связь», означающий попеременное применение симплексной связи то в одном, то в другом направлении, не применялся в технике связи до его введения специалистами по вычислительной технике.

При дуплексной связи, как показано на рис. 2, в, данные передаются в обоих направлениях одновременно. При этом как при полудуплексной, так и при дуплексной связи также передаются подтверждения, показанные штриховыми линиями. Физически для симплексной или полудуплексной работы должна использоваться либо одна пара проводов, по которой сигналы передаются в обоих направлениях, либо две пары проводов, по каждой из которых сигналы передаются в одном направлении. Первый способ применяется, когда в тракте нет усилителей, и называется двухпроводным соединением. Второй способ применяется при наличии усилителей и называется четырехпроводным соединением. Дуплексная работа требует четырехпроводного соединения.

Если работа передающего и приемного концов тракта передачи данных полностью согласована во времени, то на приемном конце каждый переданный символ может быть выделен. В противном случае символы выделяются с помощью специальных разделительных знаков: стартового (пробела) и стопового (посылки). Первый способ называется синхронной передачей, второй — асинхронной. В терминалах передачи данных со скоростью до 1,2 кбит/с, как и в телетайпах, применяют асинхронную передачу. В терминалах же со скоростью передачи 2,4 кбит/с и выше применяется синхронная передача.

Широкое применение систем передачи данных началось в 1960-х гг. как по телефонным сетям общего пользования, так и по специализированным сетям. Главные недостатки систем передачи данных по телефонным сетям состоят в том, что для таких систем требуются модемы, а время установления соединения составляет по меньшей мере 15 с, а обычно — значительно больше. Кроме этого, качество передачи в этом случае зависит от характеристик телефонных каналов. Они могут меняться от соединения к соединению и подвергаться воздействию помех, в частности, от работы коммутационных приборов на телефонных станциях электромеханических систем. Некоторое улучшение качества передачи может быть достигнуто при использовании арендованных телефонных линий, но для них также требуются модемы. За выигрыш же возможного улучшения качества передачи приходится расплачиваться заботами о сокращении простоев линий. В ходе таких забот во многих странах разрабатывались и применялись схемы коллективного использования арендованных линий путем формирования групп абонентов, подключения терминалов в разных точках трассы абонентской линии, мультиплексирования, применения других методов.

Одновременно велось создание специализированных сетей. При этом были испытаны различные структуры схем и различные методы коммутации. Среди наиболее распространенных структур встречаются узловые (звездообразные), кольцевые, полносвязные, а также схемы типа шины. Для более сложных структур, которые могут включать в качестве составных частей перечисленные схемы, необходимо применение узлов коммутации. На основании анализа эффективности различных методов передачи данных в начале 1970-х гг. были определены области предпочтительного применения различных систем передачи. Они показаны на графике рис. 3. Как видно из графика, выбор предпочтительного способа передачи зависит как от общего объема передачи (нагрузки), так и от средней длины передаваемых сообщений. Например, применение коммутируемой телефонной сети оправдано лишь при небольших нагрузках. При умеренных же нагрузках, но не очень длинных сообщениях, предпочтительнее сеть с пакетной коммутацией. Именно поэтому во многих странах мира созданы специализированные сети передачи данных общего пользования с коммутацией пакетов. Технические средства для таких сетей быстро совершенствовались. В 1976 г. МККТТ была принята рекомендация Х.25. В 1980 и 1984 гг. она подверглась переработкам. Рекомендация Х.25 касается соединения терминалов передачи данных, ЭВМ и других пользовательских систем с сетями передачи данных и описывает протоколы взаимодействия различных устройств. Протокол Х.25 организован по трехуровневой системе (об общих принципах организации многоуровневых систем передачи и обработки информации см. статью автора «О единой концепции информационного обеспечения перевозок», «Железнодорожный транспорт», 1992, № 7, стр. 23-27).

На нижнем (физическом) уровне устанавливаются стандарты на механические разъемы и электрические характеристики линий связи, на передаваемые по ним цифровые сигналы, включая сигналы занятия линии и ее освобождения. Эти стандарты описаны в рекомендации Х.21 и за недостатком места здесь не рассматриваются. На втором (канальном) уровне определяются требования к средствам передачи информации по участку цифрового канала между двумя соседними узлами в виде блоков данных, называемых кадрами.

При этом предусматривается возможность обнаружения ошибок в кадре и их исправления после автоматического переопроса и повторной передачи искаженного кадра. Указанные функции определяются применительно ко всему цифровому потоку, передаваемому по данному участку, и не зависят от того, каким пользователям и по каким адресам передаются отдельные сообщения, входящие в общий поток.

На третьем (сетевом) уровне определяются требования к системе передачи информации в виде блоков данных, называемых пакетами. Помимо полезной информации, пакеты несут управляющую информацию об адресах отправителя и получателя, порядковую нумерацию и некоторые другие служебные данные. Описанное разделение функций позволяет в одном физическом цифровом канале создать большое число логических (так называемых виртуальных) каналов. Они одновременно работают между разными пользователями, которые могут находиться в одном или разных пунктах.

Перед тем как перейти к рассмотрению особенностей второго и третьего уровней сети Х.25, уточним некоторые понятия. Будем называть блоком данных произвольный набор символов, предназначенных для передачи по каналу связи. В зависимости от состава (формата) блока, а также его назначения в конкретных случаях блокам могут быть присвоены разные названия. Например, блок данных, передаваемых по СПД общеканальной телефонной сигнализации № 7, называют сигнальной единицей. В этой статье рассматриваются блоки данных, называемые кадрами и пакетами, а в следующей беседе, посвященной технологии АТМ, будут рассматриваться блоки данных, называемые ячейками. Необходимость такого уточнения вызвана тем, что в литературе часто можно встретить термин «пакет» применительно к любому блоку данных, в том числе такому, который с точки зрения рекомендации Х.25 пакетом не является. Именно поэтому читателю, который встретит термин «пакет», можно лишь порекомендовать в каждом конкретном случае внимательно разбираться с тем, какой именно блок данных имеется в виду.

Уровень канала Каналом связи называется совокупность технических средств для передачи сообщений от отправителя к получателю с использованием среды передачи. В контексте же этой статьи канал связи рассматривается по отдельным участкам, связывающим соседние пункты обработки передаваемых сообщений. Соответственно и термин «уровень канала» относится к отдельному участку канала. В оригиналах стандарта на английском языке применяется термин Link Layer, т.е. уровень (или «слой») звена. Такой термин можно иногда встретить и в переводах международных документов на русский язык. Может быть последнее название является более точным, однако оно непонятно, так как слово «звено» имеет в русском языке очень много значений и оно никогда не применялось к участку канала связи. Именно поэтому предпочтительнее говорить «уровень канала», но с оговоркой о том, что речь идет лишь об отдельном участке канала.

В описываемом стандарте, который подтвержден несколькими международными и национальными организациями и фактически признан во всем мире, рассматривается управление каналом связи по участкам с помощью протокола высокого уровня (по-английски HDLC — High-level Data Link Control). Русским эквивалентом термина HDLC может служить сокращение ВУК (высокоуровневое управление каналом). Обслуживаемый протокол рассчитан на широкий круг применений, в том числе и в локальных сетях для связи целой группы абонентских пунктов. Мы же ограничимся здесь лишь рассмотрением этого протокола на примере одной версии, а именно: версии связи двух равноправных пунктов LAPB (Link Access Procedures Balanced, т.е. процедур сбалансированного доступа к каналу).

Протокол ВУК управляет передачей информации в виде стандартных блоков, поступающих от сетевого уровня и называемых пакетами. На уровне канала к каждому пакету добавляется заголовок, обычно содержащий 48 двоичных разрядов. Пакет с этим дополнительным заголовком называется кадром. Термин «заголовок» носит условный характер, так как часть его разрядов помещается в голове кадра, а другая часть (проверочное поле для обнаружения ошибок) — в его хвосте. Коды, исправляющие ошибки, требуют внесения слишком большой избыточности и поэтому в обычных сетях передачи данных не применяются. Вместо этого используются коды, обнаруживающие ошибки. При обнаружении ошибки посылается автоматический запрос на повторную передачу кадра, а принятый ошибочный кадр сбрасывается. Длина кадра (следовательно, пакета) не регламентируется, так как оптимальная длина пакета зависит от вероятности ошибки в канале. С точки зрения накладных расходов, связанных с передачей служебных разрядов заголовка, длину пакета предпочтительнее сделать как можно больше, чтобы снизить процент содержания служебной информации. При этом, если вероятность ошибки невелика, запросы на повторение передачи будут редки, система будет работать эффективно. Если же вероятность ошибки будет большой, повторная передача потребуется чаще. Тогда большая часть накладных расходов придется не на заголовки, а на участившиеся повторные передачи. Именно поэтому выбор длины пакета (следовательно, кадра) предоставляется пользователю. Для обнаружения же начала и конца кадра в непрерывном потоке цифровой передачи используются специальные кодовые комбинации вида 01111110, называемые флагами (рис. 4, на котором показан формат кадра).

Применение флагов вносит определенные трудности в решение задачи обеспечения прозрачности цифровой передачи, т.е. ее независимости от характера передаваемых последовательностей. Действительно, если в передаваемом потоке полезной информации встретится последовательность из шести единиц, то она будет принята за границу между кадрами. Это вызовет нарушение работы канала. Во избежание подобных сбоев во всех случаях, когда в передаваемой последовательности встречаются пять «1», то после них автоматически вставляются «0». На приемном же конце после принятых пяти «1» следующий за ними «0» всегда сбрасывается. Такое техническое решение позволяет гарантировать прозрачность цифровой передачи. Рассматривая рис. 4, нетрудно обнаружить назначение всех 48 служебных разрядов заголовка кадра.

Особый интерес представляют 8 управляющих разрядов, которые развернуты на рис. 5. Как видно, структура управляющих разрядов определяет тип кадра. Дело в том, что, кроме обычных информационных кадров, служащих для передачи сообщений по установленному каналу, протокол ВУК предусматривает еще ряд служебных. Они не содержат информационного поля, а служат для целей управления процессами установления канала, его закрытия, а также выполнения многочисленных других вспомогательных функций. Информационный кадр И отличается от служебных наличием «0» в первом разряде управляющего поля. «1» на этой позиции говорит о том, что кадр является служебным. По второму разряду служебные делятся на кадры типов К (контроль и управление) и Н (ненумерованный кадр). Всего существуют четыре разных кадра типа К (готовность приема, неготовность приема, отказ и выборочный отказ). Для их распознавания служат третий и четвертый разряды, обозначенные буквой S. Ненумерованные кадры, которых всего 32, служат для выполнения разнообразных служебных функций. Для распознавания типа ненумерованного кадра служат 5 разрядов, обозначенных буквой М. Кроме этого, на рис. 5 приняты обозначения: N(S) — порядковый номер передаваемого кадра; N(R) — порядковый номер ожидаемого кадра; P/F (опрос/конец) — служебный сигнал управления режимом передачи. Порядковый номер N(R) подтверждает прием кадра номер N(R) — 1 и всех ему предшествующих. Таким образом, при дуплексной передаче (см. рис. 2, в) нет необходимости в передаче специальных подтверждающих кадров. Это объясняется тем, что подтверждения о приеме кадров могут вставляться в информационные кадры встречной передачи.

Как видно из изложенного, описанное поле нумерации кадров позволяет вести счет только до восьми (три двоичных разряда). Следовательно, при наличии семи неподтвержденных кадров передача должна быть приостановлена. Именно поэтому, например, в системах спутниковой связи, когда в пути могут находиться более семи кадров, поле их нумерации может быть расширено до 7 разрядов и, следовательно, счет увеличен до 128. Аналогичным образом стандарт допускает увеличение поля адресов и проверочной последовательности.

Протокол предусматривает различные процедуры передачи на уровне канала. Наибольшее распространение получила так называемая процедура передачи с возвращением на N кадров (N<8 — для наземной и N<128 — для спутниковой связи). Она предусматривает повторную передачу всех кадров, начиная с того, на который не получено подтверждения. Другая процедура — выборочное повторение. Она не требует повторения правильно принятых кадров после неподтвержденного кадра. Отмечу, что ее реализация связана с некоторыми трудностями обработки принятой информации в накопителях.

Уровень сети

Главными задачами уровня сети являются выбор маршрутов передачи пакетов и управление потоками передаваемых пакетов по каждому выбранному маршруту. По терминологии Х.25 уровень сети называется уровнем пакетов. Рекомендация Х.25 не дает полного решения указанных задач, поскольку протокол Х.25 является лишь спецификацией сетевого сопряжения. Подробности, касающиеся соединений устройств ЛУПД по связывающей сети, оставлены на усмотрение администрации сети. Тем не менее организация сетевого уровня во многом зависит от требований, заложенных в рекомендациях Х.25. Протокол Х.25 ориентирован на соединения в виде виртуальных каналов. Связисты иногда воспринимают этот термин, зародившийся в среде специалистов по вычислительной технике, с некоторым недоверием. Они не всегда до конца понимают его смысл, даже если им предлагают синонимы — логический или мнимый канал. Таким связистам можно лишь напомнить, что они (или их коллеги) фактически уже более четверти века эксплуатируют пучки виртуальных телефонных каналов в трансокеанских кабелях по известной системе TASI (Time Assignement Speech Interpolation, т.е. интерполяции речи по предоставляемым ее отрезкам).

Использование четырехпроводных междугородных телефонных каналов, как правило, не превышает 40-50 %, так как большую часть времени говорит лишь один из собеседников. Если же установить обнаружители речи и предоставлять каналы в каждом направлении только для передачи реально фиксируемой речи, сопровождая такую передачу адресом, то можно, например, по пучку из 100 каналов передать 200 разговоров. При этом каждая из 200 разговаривающих пар фактически получает канал связи, хотя физических каналов в кабеле только 100.

Канал же, по которому говорят абоненты, является логическим или виртуальным. Он поддерживается логическими устройствами аппаратуры связи и поэтому необязательно должен быть постоянно привязан к конкретному физическому каналу. Рассмотренный пример виртуального канала не объясняет всех принципов его организации в сетях передачи данных. Он лишь показывает, что ничего необычного в обсуждаемом подходе и приведенном названии нет. Виртуальные каналы нумеруются. Нумерация допускает одновременную организацию между ОУПД и ЛУПД до 4096 таких каналов. Каждое сопряжение ОУПД-ЛУПД устанавливает собственный набор номеров логических каналов. Полный виртуальный канал между двумя связывающимися ОУПД может использовать разные номера в двух своих оконечных сопряжениях.

Сеанс связи включает фазы установления соединения, передачи данных и разъединения. Все необходимые функции на этих фазах выполняются путем передачи соответствующих пакетов. Точно так же как на уровне канала предусматриваются специальные служебные и информационные кадры, так и на сетевом уровне предусмотрены служебные пакеты (для передачи управляющих сигналов) и информационные, непосредственно несущие передаваемые данные. В качестве примера на рис. 6 показаны форматы двух версий информационных пакетов — с нумерацией по модулю 8 (рис. 6, а) и по модулю 128 (рис. 6, б). Применение того или иного формата оговаривается на этапе установления соединения в ходе обмена необходимыми служебными пакетами. В отличие от одномерного представления формата кадров (см. рис. 4 и 5) форматы пакетов для большей наглядности показаны в виде двумерной таблицы. Каждая ее строка содержит один октет (или байт, т.е. 8 двоичных разрядов).

Первые октеты являются заголовком пакета. В нем четыре разряда первого октета служат для передачи номера группы логических каналов, а восемь разрядов второго октета — номера логического канала. Эти 12 разрядов и обеспечивают возможность различения 4096 виртуальных каналов. «0» в первом разряде третьего октета свидетельствует о том, что пакет является информационным, а не служебным. Числа P(S) и P(R) — это номера передаваемого и ожидаемого пакетов. Разряды 5 и 6 первого октета указывают на тип информационного пакета по способу его нумерации (01 указывает на счет по модулю 8, а 10 — на счет по модулю 128). D является разрядом подтверждения доставки и используется для управления потоком от передающего конца к приемному. Восьмой разряд первого октета Q классифицирует передаваемые данные. Обычно он устанавливается на «0». При установке же его на «1» пакету присваивается более высокий приоритет. Разряд, обозначенный буквой М, несет метку большого числа данных. Он применяется тогда, когда связывающиеся ОУПД имеют разные размеры пакетов.

Описанный пакет подается на уровень канала. Здесь на его основе формируется кадр (см. рис. 4). После этого кадр передается на физический уровень. На нем и происходит его передача по каналу связи. Сравнивая форматы кадра и пакета, можно заметить в них сходство некоторых элементов. Нужно, однако, иметь в виду, что нумерация пакетов ведется в пределах каждого виртуального канала от отправителя к получателю. Нумерация же кадров фиксирует просто последовательные номера фактически передаваемых кадров по участку канала. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что в заголовке информационного пакета (в отличие от заголовка информационного кадра) нет адреса. Это объясняется тем, что адреса вызывающего и вызываемого ОУПД передаются на этапе установления соединения, в частности, в специальном пакете запроса соединения. В этом же пакете указывается номер установленного виртуального канала. После его установления в информационных пакетах передается лишь этот номер, а в повторении адресов нет необходимости.

Порядковые номера пакетов P(S) и P(R) используются в сочетании с так называемым механизмом окна. Его сущность состоит в том, что на этапе установления соединения между передающей и приемной сторонами достигается договоренность об установлении максимального размера окна. Оно равно числу информационных пакетов, которые могут оставаться неподтвержденными (по умолчанию он принимает значение 2). Таким образом, с помощью номеров P(S) и P(R) поддерживается контроль текущего размера окна. Такой контроль может вестись из конца в конец через всю сеть или только на уровне ОУПД-ЛУПД. Для выбора этой возможности и служит разряд D, который в первом случае устанавливается на «1». При передаче данных по сети на физическом уровне идет непрерывный поток двоичных символов. Он может воспроизводиться в регенераторах. На каждом узле этот поток поступает на уровень канала. Здесь происходит выделение кадров, их проверка на наличие ошибок и при их обнаружении — повторная передача. Правильно принятые кадры освобождаются от заголовка. Выделенный таким образом пакет поступает на сетевой уровень. Здесь анализируется его заголовок и принимается решение о дальнейшей передаче. После этого пакет возвращается на уровень канала нужного направления, где к нему добавляется новый заголовок кадра. После этого он передается на физический уровень для передачи по следующему участку. Такой процесс повторяется в каждом промежуточном узле до тех пор, пока пакет не достигнет пункта назначения. Приведенное описание может дать лишь самое общее представление о системе Х.25, так как в нем опущены очень многие подробности. Однако уже из этого описания становится очевидным основной недостаток стандарта Х.25. Он состоит в необходимости записи и воспроизведения кадров в каждом узле сети. При небольших скоростях передачи объем записываемой информации оказывается не столь велик и современная техника ЗУ позволяет построить необходимые накопители без особенно больших затрат. Если же каналы связи недостаточно хорошего качества, проверка кадров по участкам каналов позволяет организовать достаточно надежную передачу. В такой организации системы проявляется преимущество стандарта Х.25. С повышением же качества каналов и их быстродействия передача неоправданно задерживается за счет обработки в узлах. Именно поэтому на смену Х.25 приходит система ретрансляции кадров (Frame Relay). Она лишена указанного недостатка.

www.ronl.ru

Реферат - Сети передачи данных

СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Когда возникла задача создания сетей передачи данных для ЭВМ, естественным, прежде всего, было обращение к столетнему опыту работы с телеграфными сетями. Так, опыт работы с телеграфными сетями с промежуточным накоплением (переприем телеграмм с переносом перфоленты) пригодился при создании сетей передачи данных с коммутацией сообщений, а с сетями абонентского телеграфа (телекса) - для создания сетей передачи данных с коммутацией каналов. Важную роль в развитии сетей передачи данных сыграл научно-технический прогресс. Он позволил в течение сравнительно небольшого периода времени (несколько десятилетий) перейти от бумажных перфолент и перфокарт к магнитным лентам, а затем к магнитным дискам, полупроводниковым и оптическим запоминающим устройствам.

От первых систем передачи данных к системе Х.25Общая структура системы передачи данных показана на рис. 1. Она включает канал передачи данных, на каждом конце которого находятся линейное устройство передачи данных (ЛУПД) и оконечное устройство передачи данных (ОУПД). В официальном издании рекомендаций бывшего МККТТ на английском языке приняты названия Data Circuit terminating Equipment (DCE) и Data Terminal Equipment (DTE). В русском переводе упомянутого документа использованы термины: аппаратура окончания канала данных (АКД) и оконечное оборудование данных (ООД), которые представляются не вполне удачными с точки зрения традиций русскоязычной научно-технической терминологии.

Телетайпы и другие терминалы с клавиатурой, снабженные устройствами отображения или не имеющие таковых, системы дистанционного ввода заданий с устройствами считывания, печатающие устройства и сканеры, автоматизированные лабораторные установки с различными физическими датчиками, персональные или любые другие ЭВМ с разнообразными периферийными устройствами - все они охватываются понятием ОУПД при условии, что включены для работы в сеть связи.

Канал передачи данных - это любая передающая среда. По способу его работы различают симплексную, полудуплексную и дуплексную связь (рис. 2). При симплексной связи, показанной на рис. 2, а, данные всегда перемещаются в одном направлении, как показано сплошными линиями. При этом не исключается возможность передачи в противоположном направлении подтверждений со стороны приемного конца, которые показаны штриховыми линиями.

При полудуплексной связи (рис. 2, б) данные передаются в обоих направлениях, но попеременно. Термин "полудуплексная связь", означающий попеременное применение симплексной связи то в одном, то в другом направлении, не применялся в технике связи до его введения специалистами по вычислительной технике.

Если работа передающего и приемного концов тракта передачи данных полностью согласована во времени, то на приемном конце каждый переданный символ может быть выделен. В противном случае символы выделяются с помощью специальных разделительных знаков: стартового (пробела) и стопового (посылки). Первый способ называется синхронной передачей, второй - асинхронной. В терминалах передачи данных со скоростью до 1,2 кбит/с, как и в телетайпах, применяют асинхронную передачу. В терминалах же со скоростью передачи 2,4 кбит/с и выше применяется синхронная передача.

Широкое применение систем передачи данных началось в 1960-х гг. как по телефонным сетям общего пользования, так и по специализированным сетям. Главные недостатки систем передачи данных по телефонным сетям состоят в том, что для таких систем требуются модемы, а время установления соединения составляет по меньшей мере 15 с, а обычно - значительно больше. Кроме этого, качество передачи в этом случае зависит от характеристик телефонных каналов. Они могут меняться от соединения к соединению и подвергаться воздействию помех, в частности, от работы коммутационных приборов на телефонных станциях электромеханических систем. Некоторое улучшение качества передачи может быть достигнуто при использовании арендованных телефонных линий, но для них также требуются модемы. За выигрыш же возможного улучшения качества передачи приходится расплачиваться заботами о сокращении простоев линий. В ходе таких забот во многих странах разрабатывались и применялись схемы коллективного использования арендованных линий путем формирования групп абонентов, подключения терминалов в разных точках трассы абонентской линии, мультиплексирования, применения других методов.

Одновременно велось создание специализированных сетей. При этом были испытаны различные структуры схем и различные методы коммутации. Среди наиболее распространенных структур встречаются узловые (звездообразные), кольцевые, полносвязные, а также схемы типа шины. Для более сложных структур, которые могут включать в качестве составных частей перечисленные схемы, необходимо применение узлов коммутации. На основании анализа эффективности различных методов передачи данных в начале 1970-х гг. были определены области предпочтительного применения различных систем передачи. Они показаны на графике рис. 3. Как видно из графика, выбор предпочтительного способа передачи зависит как от общего объема передачи (нагрузки), так и от средней длины передаваемых сообщений. Например, применение коммутируемой телефонной сети оправдано лишь при небольших нагрузках. При умеренных же нагрузках, но не очень длинных сообщениях, предпочтительнее сеть с пакетной коммутацией. Именно поэтому во многих странах мира созданы специализированные сети передачи данных общего пользования с коммутацией пакетов. Технические средства для таких сетей быстро совершенствовались. В 1976 г. МККТТ была принята рекомендация Х.25. В 1980 и 1984 гг. она подверглась переработкам. Рекомендация Х.25 касается соединения терминалов передачи данных, ЭВМ и других пользовательских систем с сетями передачи данных и описывает протоколы взаимодействия различных устройств. Протокол Х.25 организован по трехуровневой системе (об общих принципах организации многоуровневых систем передачи и обработки информации см. статью автора "О единой концепции информационного обеспечения перевозок", "Железнодорожный транспорт", 1992, № 7, стр. 23-27).

Перед тем как перейти к рассмотрению особенностей второго и третьего уровней сети Х.25, уточним некоторые понятия. Будем называть блоком данных произвольный набор символов, предназначенных для передачи по каналу связи. В зависимости от состава (формата) блока, а также его назначения в конкретных случаях блокам могут быть присвоены разные названия. Например, блок данных, передаваемых по СПД общеканальной телефонной сигнализации № 7, называют сигнальной единицей. В этой статье рассматриваются блоки данных, называемые кадрами и пакетами, а в следующей беседе, посвященной технологии АТМ, будут рассматриваться блоки данных, называемые ячейками. Необходимость такого уточнения вызвана тем, что в литературе часто можно встретить термин "пакет" применительно к любому блоку данных, в том числе такому, который с точки зрения рекомендации Х.25 пакетом не является. Именно поэтому читателю, который встретит термин "пакет", можно лишь порекомендовать в каждом конкретном случае внимательно разбираться с тем, какой именно блок данных имеется в виду.

Уровень каналаКаналом связи называется совокупность технических средств для передачи сообщений от отправителя к получателю с использованием среды передачи. В контексте же этой статьи канал связи рассматривается по отдельным участкам, связывающим соседние пункты обработки передаваемых сообщений. Соответственно и термин "уровень канала" относится к отдельному участку канала. В оригиналах стандарта на английском языке применяется термин Link Layer, т.е. уровень (или "слой") звена. Такой термин можно иногда встретить и в переводах международных документов на русский язык. Может быть последнее название является более точным, однако оно непонятно, так как слово "звено" имеет в русском языке очень много значений и оно никогда не применялось к участку канала связи. Именно поэтому предпочтительнее говорить "уровень канала", но с оговоркой о том, что речь идет лишь об отдельном участке канала.

В описываемом стандарте, который подтвержден несколькими международными и национальными организациями и фактически признан во всем мире, рассматривается управление каналом связи по участкам с помощью протокола высокого уровня (по-английски HDLC - High-level Data Link Control). Русским эквивалентом термина HDLC может служить сокращение ВУК (высокоуровневое управление каналом). Обслуживаемый протокол рассчитан на широкий круг применений, в том числе и в локальных сетях для связи целой группы абонентских пунктов. Мы же ограничимся здесь лишь рассмотрением этого протокола на примере одной версии, а именно: версии связи двух равноправных пунктов LAPB (Link Access Procedures Balanced, т.е. процедур сбалансированного доступа к каналу).

Протокол ВУК управляет передачей информации в виде стандартных блоков, поступающих от сетевого уровня и называемых пакетами. На уровне канала к каждому пакету добавляется заголовок, обычно содержащий 48 двоичных разрядов. Пакет с этим дополнительным заголовком называется кадром. Термин "заголовок" носит условный характер, так как часть его разрядов помещается в голове кадра, а другая часть (проверочное поле для обнаружения ошибок) - в его хвосте. Коды, исправляющие ошибки, требуют внесения слишком большой избыточности и поэтому в обычных сетях передачи данных не применяются. Вместо этого используются коды, обнаруживающие ошибки. При обнаружении ошибки посылается автоматический запрос на повторную передачу кадра, а принятый ошибочный кадр сбрасывается. Длина кадра (следовательно, пакета) не регламентируется, так как оптимальная длина пакета зависит от вероятности ошибки в канале. С точки зрения накладных расходов, связанных с передачей служебных разрядов заголовка, длину пакета предпочтительнее сделать как можно больше, чтобы снизить процент содержания служебной информации. При этом, если вероятность ошибки невелика, запросы на повторение передачи будут редки, система будет работать эффективно. Если же вероятность ошибки будет большой, повторная передача потребуется чаще. Тогда большая часть накладных расходов придется не на заголовки, а на участившиеся повторные передачи. Именно поэтому выбор длины пакета (следовательно, кадра) предоставляется пользователю. Для обнаружения же начала и конца кадра в непрерывном потоке цифровой передачи используются специальные кодовые комбинации вида 01111110, называемые флагами (рис. 4, на котором показан формат кадра).

Применение флагов вносит определенные трудности в решение задачи обеспечения прозрачности цифровой передачи, т.е. ее независимости от характера передаваемых последовательностей. Действительно, если в передаваемом потоке полезной информации встретится последовательность из шести единиц, то она будет принята за границу между кадрами. Это вызовет нарушение работы канала. Во избежание подобных сбоев во всех случаях, когда в передаваемой последовательности встречаются пять "1", то после них автоматически вставляются "0". На приемном же конце после принятых пяти "1" следующий за ними "0" всегда сбрасывается. Такое техническое решение позволяет гарантировать прозрачность цифровой передачи. Рассматривая рис. 4, нетрудно обнаружить назначение всех 48 служебных разрядов заголовка кадра.

Особый интерес представляют 8 управляющих разрядов, которые развернуты на рис. 5. Как видно, структура управляющих разрядов определяет тип кадра. Дело в том, что, кроме обычных информационных кадров, служащих для передачи сообщений по установленному каналу, протокол ВУК предусматривает еще ряд служебных. Они не содержат информационного поля, а служат для целей управления процессами установления канала, его закрытия, а также выполнения многочисленных других вспомогательных функций. Информационный кадр И отличается от служебных наличием "0" в первом разряде управляющего поля. "1" на этой позиции говорит о том, что кадр является служебным. По второму разряду служебные делятся на кадры типов К (контроль и управление) и Н (ненумерованный кадр). Всего существуют четыре разных кадра типа К (готовность приема, неготовность приема, отказ и выборочный отказ). Для их распознавания служат третий и четвертый разряды, обозначенные буквой S. Ненумерованные кадры, которых всего 32, служат для выполнения разнообразных служебных функций. Для распознавания типа ненумерованного кадра служат 5 разрядов, обозначенных буквой М. Кроме этого, на рис. 5 приняты обозначения: N(S) - порядковый номер передаваемого кадра; N(R) - порядковый номер ожидаемого кадра; P/F (опрос/конец) - служебный сигнал управления режимом передачи. Порядковый номер N(R) подтверждает прием кадра номер N(R) - 1 и всех ему предшествующих. Таким образом, при дуплексной передаче (см. рис. 2, в) нет необходимости в передаче специальных подтверждающих кадров. Это объясняется тем, что подтверждения о приеме кадров могут вставляться в информационные кадры встречной передачи.

Протокол предусматривает различные процедуры передачи на уровне канала. Наибольшее распространение получила так называемая процедура передачи с возвращением на N кадров (N<8 - для наземной и N<128 - для спутниковой связи). Она предусматривает повторную передачу всех кадров, начиная с того, на который не получено подтверждения. Другая процедура - выборочное повторение. Она не требует повторения правильно принятых кадров после неподтвержденного кадра. Отмечу, что ее реализация связана с некоторыми трудностями обработки принятой информации в накопителях.

Уровень сети

Главными задачами уровня сети являются выбор маршрутов передачи пакетов и управление потоками передаваемых пакетов по каждому выбранному маршруту. По терминологии Х.25 уровень сети называется уровнем пакетов. Рекомендация Х.25 не дает полного решения указанных задач, поскольку протокол Х.25 является лишь спецификацией сетевого сопряжения. Подробности, касающиеся соединений устройств ЛУПД по связывающей сети, оставлены на усмотрение администрации сети. Тем не менее организация сетевого уровня во многом зависит от требований, заложенных в рекомендациях Х.25. Протокол Х.25 ориентирован на соединения в виде виртуальных каналов. Связисты иногда воспринимают этот термин, зародившийся в среде специалистов по вычислительной технике, с некоторым недоверием. Они не всегда до конца понимают его смысл, даже если им предлагают синонимы - логический или мнимый канал. Таким связистам можно лишь напомнить, что они (или их коллеги) фактически уже более четверти века эксплуатируют пучки виртуальных телефонных каналов в трансокеанских кабелях по известной системе TASI (Time Assignement Speech Interpolation, т.е. интерполяции речи по предоставляемым ее отрезкам).

Сеанс связи включает фазы установления соединения, передачи данных и разъединения. Все необходимые функции на этих фазах выполняются путем передачи соответствующих пакетов. Точно так же как на уровне канала предусматриваются специальные служебные и информационные кадры, так и на сетевом уровне предусмотрены служебные пакеты (для передачи управляющих сигналов) и информационные, непосредственно несущие передаваемые данные. В качестве примера на рис. 6 показаны форматы двух версий информационных пакетов - с нумерацией по модулю 8 (рис. 6, а) и по модулю 128 (рис. 6, б). Применение того или иного формата оговаривается на этапе установления соединения в ходе обмена необходимыми служебными пакетами. В отличие от одномерного представления формата кадров (см. рис. 4 и 5) форматы пакетов для большей наглядности показаны в виде двумерной таблицы. Каждая ее строка содержит один октет (или байт, т.е. 8 двоичных разрядов).

Первые октеты являются заголовком пакета. В нем четыре разряда первого октета служат для передачи номера группы логических каналов, а восемь разрядов второго октета - номера логического канала. Эти 12 разрядов и обеспечивают возможность различения 4096 виртуальных каналов. "0" в первом разряде третьего октета свидетельствует о том, что пакет является информационным, а не служебным. Числа P(S) и P(R) - это номера передаваемого и ожидаемого пакетов. Разряды 5 и 6 первого октета указывают на тип информационного пакета по способу его нумерации (01 указывает на счет по модулю 8, а 10 - на счет по модулю 128). D является разрядом подтверждения доставки и используется для управления потоком от передающего конца к приемному. Восьмой разряд первого октета Q классифицирует передаваемые данные. Обычно он устанавливается на "0". При установке же его на "1" пакету присваивается более высокий приоритет. Разряд, обозначенный буквой М, несет метку большого числа данных. Он применяется тогда, когда связывающиеся ОУПД имеют разные размеры пакетов.

Порядковые номера пакетов P(S) и P(R) используются в сочетании с так называемым механизмом окна. Его сущность состоит в том, что на этапе установления соединения между передающей и приемной сторонами достигается договоренность об установлении максимального размера окна. Оно равно числу информационных пакетов, которые могут оставаться неподтвержденными (по умолчанию он принимает значение 2). Таким образом, с помощью номеров P(S) и P(R) поддерживается контроль текущего размера окна. Такой контроль может вестись из конца в конец через всю сеть или только на уровне ОУПД-ЛУПД. Для выбора этой возможности и служит разряд D, который в первом случае устанавливается на "1". При передаче данных по сети на физическом уровне идет непрерывный поток двоичных символов. Он может воспроизводиться в регенераторах. На каждом узле этот поток поступает на уровень канала. Здесь происходит выделение кадров, их проверка на наличие ошибок и при их обнаружении - повторная передача. Правильно принятые кадры освобождаются от заголовка. Выделенный таким образом пакет поступает на сетевой уровень. Здесь анализируется его заголовок и принимается решение о дальнейшей передаче. После этого пакет возвращается на уровень канала нужного направления, где к нему добавляется новый заголовок кадра. После этого он передается на физический уровень для передачи по следующему участку. Такой процесс повторяется в каждом промежуточном узле до тех пор, пока пакет не достигнет пункта назначения. Приведенное описание может дать лишь самое общее представление о системе Х.25, так как в нем опущены очень многие подробности. Однако уже из этого описания становится очевидным основной недостаток стандарта Х.25. Он состоит в необходимости записи и воспроизведения кадров в каждом узле сети. При небольших скоростях передачи объем записываемой информации оказывается не столь велик и современная техника ЗУ позволяет построить необходимые накопители без особенно больших затрат. Если же каналы связи недостаточно хорошего качества, проверка кадров по участкам каналов позволяет организовать достаточно надежную передачу. В такой организации системы проявляется преимущество стандарта Х.25. С повышением же качества каналов и их быстродействия передача неоправданно задерживается за счет обработки в узлах. Именно поэтому на смену Х.25 приходит система ретрансляции кадров (Frame Relay). Она лишена указанного недостатка.

referat.store

Реферат - Современные системы передачи данных

Федеральное агентство по образованию

Государственное учреждение

высшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

Кафедра «Финансы и менеджмент»

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ЭКОНОМИКЕ

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

Современные системы передачи данных

Тула 2009

Содержание

Введение

1. Понятие систем передачи данных и их классификация

2. Беспроводные системы передачи данных

2.1 Системы персональной сотовой связи

2.2 СВЧ-системы

2.3 Спутниковые системы

3. Проводные системы передачи данных

3.1 Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы

3.2 Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных

4 Характеристика основных производителей современного оборудования систем передачи данных

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Сегодняшние реалии жизни требуют от человека быть в курсе всех последних событий, новостей финансового и политического мира, а также незамедлительно реагировать на любые изменения, происходящие в мире. Человек нуждается в постоянном обмене данными. Ярким примером такой зависимости от информационных каналов связи можно назвать трейдерство. Человек, играющий на бирже, должен владеть всеми сведениями, которые влияют на котировки акций. Больше того, ему нужен Интернет, чтобы вовремя внести изменения в свои фишки, иначе он не получит прибыль. Благодаря тому, что сейчас активно развиваются кабельные, спутниковые и мобильные линии связи, такой человек может иметь постоянно работающий канал, а нередко даже и резервный, на всякий случай. Этот пример доказывает актуальность темы исследования.

Целью работы является изучение возможностей, а также изучение достоинств и недостатков современных систем передачи данных.

Для достижения данной цели в работе решаются следующие задачи:

· классификация систем передачи данных;

· подробное рассмотрение всех видов систем передачи данных;

· краткое описание основных производителей современного оборудования систем передачи данных

1. Понятие системы передачи данных и их классификация

Система передачи данных – система, предназначенная для передачи информации как внутри различных систем инфраструктуры организации, так и между ними, а также с внешними системами. Определение систем передачи данных, на первый взгляд, очень просто и коротко. Но за этими словами скрывается огромное значение данной системы не просто для других технических систем, а для бизнес-процессов современной организации в целом. Система передачи данных является, прямо или косвенно, основной технической составляющей работоспособности практически любых средних и крупных организаций, а также многих малых компаний, использующих современные средства управления своим бизнесом.

Так сложилось исторически, что система передачи данных с каждым годом становится все более универсальной средой для передачи самой различной информации, как между конечными пользователями, так и между системными (служебными) устройствами. Чем больше универсальность, тем больше требований к этой системе.

Система передачи данных состоит из нескольких компонентов, определяемых в зависимости от решаемых задач. Их далеко не полный перечень:

· коммутаторы,

· маршрутизаторы,

· межсетевые экраны и мосты,

· мультиплексоры,

· различные конвертеры физической среды и интерфейсов передачи данных,

· точки беспроводного доступа,

· клиентское оборудование,

· программное обеспечение управления оборудованием.

Также практически все современные инженерные системы имеют в своем составе встроенные компоненты для организации передачи разнородных данных (служебный «горизонтальный» трафик между устройствами, данные управления между центром управления и устройствами, мультимедийный трафик), имеющих непосредственное отношение к системам передачи данных.

Крупнейшей сетью передачи данных является сеть Интернет. В настоящее время Интернет представляет собой всемирную сеть, состоящую из соединенных между собой компьютеров. Интернет позволяет любому пользователю, имеющему выход в сеть, получить доступ ко всем информационным ресурсам, хранящимся на сайтах (компьютерах-серверах) по всему миру. Сеть Интернет обеспечивает работу электронной почты, позволяющей передавать сообщения другим пользователям сети и принимать сообщения от них. Также Интернет дает возможность передавать файлы между компьютерами, а с помощью специальных программ (браузеров) искать и выводить на свой дисплей любую информацию, имеющуюся в сети Интернет. И это еще не полный список.

По мере увеличения разнообразия имеющейся в сети Интернет информации (совершен поразительный качественный скачок от простых текстовых файлов к сложной графике, анимации, передаче аудио и видеосигналов) растет потребность в организации именно высокоскоростного доступа, позволяющего получать все многообразие имеющейся в сети Интернет информации.

Сети передачи данных могут быть проводными, что означает соединение компьютеров с помощью кабелей, или беспроводными, в которых подключения выполняются посредством радиоволн, по воздуху.

Беспроводное соединение позволяет работать на компьютерах в любом месте дома без использования кабелей. Прокладка кабелей — затратный процесс, при этом они выглядят не эстетично и могут быть опасны, если свободно лежат на полу.

Проводные системы передачи данных можно разделить на системы, использующие витую пару телефонных проводов, и системы, использующие оптико-волоконные кабели, — к этой категории также следует отнести системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели.

Классификация систем передачи данных изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Классификация систем передачи данных

Рассмотрим все эти категории более подробно, причем начнем в обратном порядке — от пока наиболее экзотических беспроводных систем, через достаточно дорогие оптико-волоконные к наиболее демократичным, широко распространенным и, значит, более удобным в освоении и эксплуатации витым парам телефонных проводов.

2. Беспроводные системы передачи данных

В настоящее время бурное развитие технологий беспроводных сетей открывает для бизнеса новые возможности по эффективной организации корпоративной сети предприятия. Преимущества беспроводных решений:

· низкая стоимость развертывания;

· мобильность, возможность демонтировать оборудование при переезде;

· безопасность, возможность шифрования трафика;

· надежная и качественная телефонная связь;

· высокоскоростной доступ к сети Интернет;

· независимость от кабельной инфраструктуры;

· простота подключения и использования.

Отсутствие проводов и, как следствие, привязки к какому-то конкретному месту всегда было значимо для мобильных пользователей, которым оперативный доступ к информации нужен постоянно, независимо от места их нахождения. Беспроводные сети эффективны, прежде всего, при передаче данных на расстояния до нескольких сот метров, и отличаются низкой стоимостью реализации. Ассортимент беспроводного сетевого оборудования может включать в себя беспроводные видеокамеры и прочие устройства. Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях. Это спутниковые системы, наземные СВЧ-системы и системы персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей. Разумеется, каждое из этих средств имеет свои достоинства и недостатки [5, с.56].

2.1 Системы персональной сотовой связи

Доступ в сеть Интернет может быть организован посредством существующей системы сотовой связи с использованием аналоговых модемов (модемов для передачи по телефонным каналам) (рисунок 2). Так как каналы сотовой связи имеют достаточно узкую полосу частот, скорость передачи данных будет невелика (в процессе постепенного развития систем сотовой связи и усовершенствования технологий скорость передачи данных также постепенно росла от 9,6 Кбит/с до 19,2 Кбит/с). Определенного увеличения скорости передачи данных можно достичь за счет использования временно свободных каналов (по которым не ведутся телефонные разговоры).

Рисунок 2

Система передачи данных по каналам сотовой связи

Плюсы и минусы использования сотовой связи для доступа в сеть Интернет очевидны. Главное достоинство заключается в мобильности и возможности выхода в сеть Интернет из любого места, а не только из квартиры или офиса, которые с помощью кабеля привязаны к провайдеру. К недостаткам можно отнести достаточно высокую стоимость услуг сотовой связи, а также не стопроцентный охват территории компаниями сотовой связи и наличие зон неуверенной связи.

2.2 СВЧ-системы

По мере того, как увеличивалась потребность в расширении количества линий междугородней связи, разрабатывались системы, способные удовлетворить такие потребности. Одной из таких систем были радиорелейные линии, в которых в качестве носителя сигнала использовался не кабель, а радиоканал. Работая на сверхвысоких частотах (диапазон СВЧ) одна радиорелейная линия способна поддерживать работу тысяч телефонных каналов и нескольких телевизионных каналов одновременно. Использование данного диапазона частот приводит к необходимости размещать ретрансляторы на небольшом расстоянии друг от друга (до 30 километров) в пределах прямой видимости (сверхвысокочастотный сигнал не может завернуть за угол или перепрыгнуть даже через небольшую горку). Необходимость строить через определенное расстояние ретрансляционные вышки с антеннами делает данную технологию достаточно дорогой при организации связи на большое расстояние, но данная технология может найти свое применение, например, для организации фиксированного радиодоступа — высокоскоростной передачи данных между двумя зданиями (со скоростью от 2 Мбит/с и выше). Во многих случаях такое решение будет иметь меньшую стоимость по сравнению с прокладыванием между зданиями оптико-волоконного кабеля (например, в городах, где проложить кабель не всегда просто, или в том случае, когда эти здания разделяет река) [4, с.12].

В условиях недостатка частотного ресурса были созданы, успешно применяются и развиваются беспроводные системы фиксированного доступа, работающие в инфракрасной области (на основе ИК светодиодов и полупроводниковых лазеров). Они обеспечивают рабочую дальность от 300 м до 1-3 км при скорости передачи до 155 Мбит/с. Все основные недостатки этих систем (сравнительно высокая стоимость и некоторая зависимость от погодных условий и загрязнения оптики) с лихвой окупаются отсутствием необходимости получения разрешения на использование радиочастоты, а также быстротой и простотой монтажа. На следующим этапом развития систем фиксированного радиодоступа явилось создание таких протоколов обмена информацией между приемо-передатчиками, которые позволили организовать подключение многих объектов к одному (соединение «точка-многоточка»), что наиболее соответствует задачам организации доступа в Интернет (рисунок 3). Кроме того, были созданы различные механизмы (например, пакетная передача, работа на изменяющейся частоте), которые позволили увеличить пропускную способность, скорость передачи и эффективность использования частотного ресурса.

Рисунок 3 — Системы фиксированного радиодоступа

Обеспечивая среднюю скорость передачи данных, системы данного типа позволяют организовать канал передачи на достаточно большое расстояние. В то же время подверженность внешним помехам и зависимость от географических условий (обязательная необходимость прямой видимости) делают применение таких систем не всегда целесообразным.

2.3 Спутниковые системы

Для организации передачи данных используются и спутниковые системы. Причем варианты могут быть различными — от низкоскоростных индивидуальных каналов для отдельных пользователей до высокоскоростных каналов, одновременный доступ к которым может иметь большое количество пользователей (коллективный доступ). В первом случае может применяться двунаправленный канал (но это по карману только очень богатым организациям). Во втором случае спутник служит только для передачи нисходящего потока данных, поступающих из сети Интернет к пользователю (рисунок 4). Пользователю необходимо обязательно установить спутниковую антенну, СВЧ-ресивер и карту декодера прямо в персональный компьютер. Для организации восходящего потока данных (от пользователя в сеть Интернет) используется линия телефонной связи и модем.

Рисунок 4 — Спутниковая система

Спутник охватывает большую зону на поверхности Земли и является наиболее «широко охватывающей» технологией доступа в Интернет с географической точки зрения. Спутниковые системы доступа имеют не очень высокую скорость передачи данных (порядка 400 Кбит/с по направлению к пользователю) и работают не очень быстро. Представьте себе, что вы хотите загрузить какой-либо материал на экран вашего компьютера. Щелкнув на него мышью своего компьютера, вы подали сигнал запроса, который должен пройти по вашей телефонной линии, через провайдера и по обычному тракту в сети Интернет, а после ответа сигнал передается на спутник вверх и вниз, что в общей сложности составляет около 70 тысяч километров. Даже обладая скоростью света, данное средство доступа в Интернет остается достаточно медленным. Это особенно заметно при осуществлении двусторонней связи в режиме реального времени. Несмотря на широкую зону охвата, спутниковые системы имеют ряд недостатков, связанных, в частности, с необходимостью приобретения и настройки достаточно дорогостоящего оборудования. Впрочем, существует целый ряд экстремальных ситуаций, когда невозможно организовать доступ в сеть Интернет никаким другим образом, кроме как через спутник (простой пример — корабль, находящийся посреди океана).

3. Проводные системы передачи данных

3.1 Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы

Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные системы изначально создавались для кабельного телевидения и передачи видеосигнала. Благодаря тому, что эти системы по определению являются широкополосными, разрабатывалась именно такая технология, которая позволила бы использовать данное преимущество для высокоскоростной передачи данных, в основном для организации доступа в Интернет частных пользователей.

На рисунке 5 показана система, позволяющая организовать высокоскоростную передачу данных в обоих направлениях. Такая двунаправленная система кабельного телевидения позволяет передавать нисходящий поток передачи данных в полосе частот от 50 МГц до 750 МГц, которая поделена на каналы 6 МГц. Полоса частот, выделенная для восходящего потока данных, делится между всеми пользователями, к которым проложен коаксиальный кабель. Обычно это частотный диапазон от 5 МГц до 40 МГц.

Рисунок 5 — Оптико-волоконная система передачи данных

Один видеоканал, имеющий номинальную полосу частот 6 МГц, может использоваться для передачи данных из сети Интернет со скоростью до 30 Мбит/с. Общая скорость восходящего потока данных до 10 Мбит/с, но практикуемый метод коллективного использования в реальности для каждого отдельного пользователя дает гораздо меньшее значение.

Казалось бы, все хорошо. И почему бы ни развивать оптико-волоконную технологию доступа пользователей в сеть Интернет. Все очень просто. Развитие оптико-волоконной техники и развертывание сетей оптико-волоконных кабелей является очень дорогим удовольствием. Особенно если сравнивать внедрение этой технологии с другими технологиями. Имеет ли смысл прокладывать новые дорогие линии связи до каждого пользователя, если подавляющая часть этих пользователей уже подключена как минимум к одной телекоммуникационной компании — телефонной. Гораздо целесообразней обратить свое основное внимание (не отставая при этом, разумеется, от технического прогресса) на то богатство, которое имеется у нас под ногами — кабельную телефонную сеть, состоящую из витых пар проводов.

3.2 Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных

Витая пара (англ. twisted pair) — вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой. Свивание проводников производится с целью повышения связи проводников одной пары (электромагнитная помеха одинаково влияет на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара — один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве сетевого носителя во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и легкости в монтаже, является самым распространенным решением для построения локальных сетей. Телефонные провода является главным носителем, который в настоящее время используется для подключения всех абонентов (независимо от их юридического статуса) к оборудованию телефонной сети. Одно только это должно вызывать здоровый энтузиазм у разработчиков систем высокоскоростной передачи данных по данному носителю. Каждый абонент телефонной сети имеет отдельную физическую пару проводов в кабеле, идущем от телефонной станции, которая соединяет его телефонный аппарат с коммутационным оборудованием, установленным на телефонной станции. Каждая пара в кабеле является витой (т.е. провода пары свиты друг с другом), что позволяет снизить нежелательные помехи. При осуществлении обычной телефонной связи каждая пара кабеля на абонентском участке кабельной сети поддерживает один голосовой канал. Также витые пары проводов используются для соединения персональных компьютеров в ЛВС (локальных сетях). Существует три основных решения при организации доступа в сеть Интернет по витой паре. Речь идет об аналоговых модемах, предназначенном специально для передачи по телефонным каналам, о ISDN и о технологиях, объединенных под общим названием xDSL. Аналоговые модемы хорошо известны и понятны большинству пользователей современных домашних компьютеров (рисунок 6). Принцип их работы основан на использовании диапазона голосовых частот витой пары для передачи данных. Для этого используются технологии передачи, известные как «частотная манипуляция» и «квадратурная амплитудная модуляция». Аналоговый модем позволяет достигать скорости передачи данных до 56 Кбит/с.

Рисунок 6 — Использование витой пары для доступа в сеть Интернет

Невысокая цена и совместимость практически с любой телефонной линией сделали аналоговые модемы основным выбором индивидуальных пользователей. К сожалению, скорость передачи аналогового модема в значительной мере зависит от качества телефонной линии и установленного соединения. Именно поэтому получить максимальную скорость передачи данных практически невозможно (обычно модем с заявленной скоростью в 33,6 Кбит/с позволяет работать со скоростью 28,8 Кбит/с, в лучшем случае 31,2 Кбит/с). Непрофессиональные пользователи сети Интернет могут использовать и аналоговые модемы, но рано или поздно любой из них сталкивается с проблемами, связанными с низким качеством соединения и перегрузками телефонной сети общего пользования. Эта сеть, в своем существующем на данный момент виде, совершенно не предназначена для того, чтобы передавать трафик сети Интернет. Более высокоскоростной альтернативой аналоговым модемам служит ISDN (рисунок 7). ISDN (не совсем по-русски называемая цифровой сетью связи с интеграцией служб) представляет собой цифровую технологию, позволяющую передавать данные со скоростью 144 Кбит/с. Для этого используется схема кодирования 2В1Q. Скорость передачи данных 144 Кбит/с складывается из двух каналов В по 64 Кбит/с каждый, используемых для передачи голоса и данных, и одного служебного канала D 16 Кбит/с для передачи управляющих сигналов. Каналы В могут использоваться как два отдельных голосовых канала, два канала передачи данных со скоростью 64 Кбит/с, как два отдельных канала передачи голоса и данных, а также совместно для передачи данных со скоростью 128 Кбит/с.

Рисунок 7 — Использование технологии ISDN

Технологии xDSL позволяют значительно увеличить скорость передачи данных по медным парам телефонных проводов, при этом не требуя глобальной модернизации абонентской кабельной сети. Именно возможность преобразования существующих телефонных линий, при условии проведения определенного объема подготовительных технических мероприятий, в высокоскоростные каналы передачи данных и является основным преимуществом технологий xDSL.Данные технологии позволяют значительно расширить полосу пропускания медных абонентских телефонных линий. Любой абонент, пользующийся обычной телефонной связью, является потенциальным кандидатом на то, чтобы с помощью одной из технологий xDSL значительно увеличить скорость своего соединения с сетью Интернет. При этом предусмотрено и сохранение нормальной работы обычной телефонной связи, вне зависимости от «общения» пользователей с сетью Интернет (рисунок 8).

Рисунок 8 — Использование технологии xDSL

Многообразие технологий xDSL позволяет пользователю (с учетом определенных ограничений, связанных с длиной и качеством абонентской линии) выбрать подходящую именно ему скорость передачи данных — от 32 Кбит/с до более чем 50 Мбит/с. Современные технологии xDSL дают возможность организовать высокоскоростной доступ в сеть Интернет для каждого индивидуального пользователя или каждого небольшого предприятия, превращая обычные телефонные кабели в высокоскоростные цифровые каналы. xDSL включает в себя целый набор различных технологий, позволяющих организовать цифровую абонентскую линию, которые различаются по расстоянию, на которое передается сигнал, скорости передачи данных, а также по разнице в скоростях передачи «нисходящего» (от сети к пользователю) и «восходящего» (от пользователя в сеть) потока данных. Технологии xDSL предоставляют телекоммуникационным компаниям возможности, от которых они просто не могут отказаться. Они создают быстрый и недорогой метод дополнительного использования существующей кабельной сети, а также базу для перехода к технологиям будущего. Игнорировать это было бы просто глупо.

4. Характеристика основных производителей современного оборудования систем передачи данных

Жители крупных городов кроме кабельного соединения могут воспользоваться одной из предоставляемой мобильным провайдером VAS услугой GPRS EGGE связи. Особенно она незаменима во время перемещения по городу, потому что, увы, зона Wi-Fi-покрытия невелика, а за пределами населенных пунктов и вовсе отсутствует. Вышки UMTS нет даже и во многих городах. Если же вы живете за пределами мегаполиса в коттедже постоянно, или выезжаете летом на дачу, то кроме сотовой, следует обратить внимание на спутниковую связь. Сейчас активно развиваются малые спутниковые наземные станции, сокращенно VSAT. Они состоят из двух частей. Первая — это наружный блок, состоящий из антенны, которая имеет диаметр не более двух с половиной метров, а также модуля, отвечающего за прием и передачу данных. Современные установки обычно используют антенны в диапазоне от полуметра до метра двадцати. Если же вам необходимо передавать данные в диапазоне «С», то придется рассмотреть приобретение установки с размером антенны не менее метра восьмидесяти. Вторая часть — это внутренний блок, который исполняет роль спутникового модема. Данная технология является довольно высокоскоростной. Пользователь VSAT станции получит информацию на скорости, равной четырем Мбитам. Исходящий поток данных возможен на скорости до двух Мбит. Если же использовать режим multicast, то можно получить скорость, близкую к тридцати Мбитам в секунду. Это много, если сравнивать с аналогичными показателями GPRS. Те имеют потолок, равный 171,2 Кбит в секунду, предел у EDGE составляет 473,6 Кбит, UMTS может поддерживать скорость до 7,2 Мбит в секунду. Причем эти скорости являются теоретически возможными, на практике можно смело делить на два и не ошибиться. Вот почему VSAT станции столь востребованы сегодня у потребителей [11].

Рассмотрим теперь основных производителей систем передачи данных, продукцию которых эффективно используют предприятия в своих проектах.

Cisco Systems — один из мировых лидеров в области сетевых технологий, а также на рынке потребительских услуг для сетевого дизайна, внедрения и поддержки (рисунок 9).

Рисунок 9 – Cisco IP Communicator

Компания предлагает комплексные решения на основе широкой линейки своих продуктов: маршрутизаторы, коммутаторы локальных и внешних сетей, решения для удаленного и прочего доступа, инструменты управления Web-сайтом, Internet-приложения, программное обеспечение для сетевого управления и многое другое [9]. На сегодняшний день Cisco развивает свой бизнес по трем основным направлениям:

Таблица 1 – Основные направления развития бизнеса Cisco

Решения для корпоративных сетей	сотрудничество с крупными организациями, предъявляющими серьезные запросы к комплексным сетям, и, учитывая объемы информационного потока, использующими разные типы компьютерных сетей. В эту группу наших клиентов входят крупные правительственные учреждения, корпорации, а также образовательные структуры.
Решения для сервис-провайдеров	сотрудничество с компаниями, обеспечивающими поставку информационных услуг, включая системы телекоммуникации.
Решения для малого и среднего бизнеса	это направление включает услуги, предлагаемые Cisco Systems, для компаний, нуждающихся в собственных сетевых базах данных, так же, как и в подключении к Internet, но при этом не имеющих постоянных отделов, занимающихся такими услугами.

3COM- один из наиболее известных и хорошо зарекомендовавших себя производителей передовых, практичных и высокоэффективных продуктов, услуг и решений для сетей передачи голоса и данных, предназначенных в основном для секторов SMB, Enterprise, государственного сектора (рисунок 10).

Рисунок 10 — Логотип производителя 3COM технологий

Allied Telesis — один из мировых лидеров в области сетевых технологий (рисунок 11). Из всего многообразия продуктов, предлагаемых данным производителем, наша компания чаще всего использует конвертеры среды передачи (медиаконвертеры, гигабитные медиаконвертеры, корзины), коммутаторы и маршрутизаторы. Данного вендора можно смело отнести к секторам SMB и Enterprise как производителя хорошо зарекомендовавшего надежного, с хорошим показателем цена/качество для бюджетных решений, оборудования СПД.

Рисунок 11 — Логотип производителя технологии Allied Telesis

Компания D-Link представляет новый беспроводной маршрутизатор с поддержкой технологии Mesh, предназначенный для создания локальных и городских сетей с ячеистой топологией (рисунок 12). Маршрутизатор DWR-500 предназначен для построения больших беспроводных сетей, что является привлекательным решением для территориально-распределенных предприятий, провайдеров услуг и муниципальных служб оперативного реагирования (милиции, скорой помощи, МЧС). Устройство также можно использовать для предоставления широкополосного беспроводного доступа в Интернет в местах, где прокладка кабельной системы затруднительна или невозможна, а использование традиционных беспроводных сетей неэффективно из-за ограничений зоны охвата.

Рисунок 12 — Маршрутизатор D-Link DWR-500

Помимо перечисленных выше, компании также используют решения и от других вендоров, таких как: Alcatel-Lucent, HP, Avaya, NetGear и т.д.

Заключение

Система передачи данных – система, предназначенная для передачи информации как внутри различных систем инфраструктуры организации, так и между ними, а также с внешними системами. В работе представлена классификация систем передачи данных. Системы передачи данных могут быть проводными, что означает соединение компьютеров с помощью кабелей, или беспроводными, в которых подключения выполняются посредством радиоволн, по воздуху. Развитие беспроводных систем доступа идет в трех основных направлениях. Это спутниковые системы, наземные СВЧ-системы и системы персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей. Проводные системы передачи данных можно разделить на системы, использующие витую пару и телефонные провода, и системы, использующие оптико-волоконные кабели, — к этой категории также следует отнести системы, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели. Беспроводное соединение позволяет работать на компьютерах в любом месте дома без использования кабелей. Однако за свободу и мобильность беспроводной сети приходится платить: проводные сети работают немного быстрее. Тем не менее, большинству пользователей достаточно скорости беспроводной сети.

Также в работе представлена краткая характеристика основных производителей современных систем передачи данных таких, как Cisco Systems, 3COM, Allied Telesis, D-Link.

Список использованных источников

1 Бертсекас Д. Сети передачи данных / Д. Бертсекас, Р. Галлагер – пер. с англ. — М.: Мир, 2003. – 562 c.

2 Беспроводные сети Wi-Fi / А.В. Пролетарский [и др.]. — Интернет-университет информационных технологий, 2007.

3 ГОСТ 7.1. – 2003. Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. – Взамен ГОСТ 7.1.– 84, ГОСТ 7.16 – 79, ГОСТ 7.18 – 79, ГОСТ 7.34 – 81, ГОСТ 7.40 – 82; введ. 2004 07 01. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 166 с.

4 Григорьев В.А. Сети и системы радиодоступа / В.А. Григорьев, О.И. Лагутенко, Ю.А. Распаев. — М.: Эко-Трендз, 2005. — 384 с.

5 Максим М. Безопасность беспроводных сетей / М. Максим, Д. Полино. — М.: Компания «АйТи»; ДМК Пресс, 2004. — 288 с.

6 Огнянович А.В. Методические указания по оформлению контрольно-курсовых, курсовых, выпускных квалификационных и дипломных работ/А.В. Огнянович, Е.В. Бельская. — Тула: ТулГУ, 2008. – 31 с.

7 Олифер В.Г. Основы сетей передачи данных / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер.- Интернет-университет информационных технологий, 2005.

8 Таненбаум Э.С. Компьютерные сети / Э.С. Таненбаум – СПб.: Питер, 2003.– 848 с.

9 Официальный сайт компании Cisco — cisco.ru

10 Сайт технологии Wi Fi — wifi-wiki.ru

11 Специализированный портал, посвященный беспроводным технологиям- wireless.ru

www.ronl.ru

Курсовая работа - Сети передачи данных

Уровень сети

www.ronl.ru

Сети передачи данных - (реферат)

Уже сейчас на сайте вы можете воспользоваться более чем 20 000 рефератами, докладами, шпаргалками, курсовыми и дипломными работами.Присылайте нам свои новые работы и мы их обязательно опубликуем. Давайте продолжим создавать нашу коллекцию рефератов вместе!!!

Вы согласны передать свой реферат (диплом, курсовую работу и т.п.), а также дальнейшие права на хранение, и распространение данного документа администрации сервера "mcvouo.ru"?

Дата добавления: март 2006г.

СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Когда возникла задача создания сетей передачи данных для ЭВМ, естественным, прежде всего, было обращение к столетнему опыту работы с телеграфными сетями. Так, опыт работы с телеграфными сетями с промежуточным накоплением (переприем телеграмм с переносом перфоленты) пригодился при создании сетей передачи данных с коммутацией сообщений, а с сетями абонентского телеграфа (телекса) - для создания сетей передачи данных с коммутацией каналов. Важную роль в развитии сетей передачи данных сыграл научно-технический прогресс. Он позволил в течение сравнительно небольшого периода времени (несколько десятилетий) перейти от бумажных перфолент и перфокарт к магнитным лентам, а затем к магнитным дискам, полупроводниковым и оптическим запоминающим устройствам.

От первых систем передачи данных к системе Х. 25

Общая структура системы передачи данных показана на рис. 1. Она включает канал передачи данных, на каждом конце которого находятся линейное устройство передачи данных (ЛУПД) и оконечное устройство передачи данных (ОУПД). В официальном издании рекомендаций бывшего МККТТ на английском языке приняты названия Data Circuit terminating Equipment (DCE) и Data Terminal Equipment (DTE). В русском переводе упомянутого документа использованы термины: аппаратура окончания канала данных (АКД) и оконечное оборудование данных (ООД), которые представляются не вполне удачными с точки зрения традиций русскоязычной научно-технической терминологии.

Телетайпы и другие терминалы с клавиатурой, снабженные устройствами отображения или не имеющие таковых, системы дистанционного ввода заданий с устройствами считывания, печатающие устройства и сканеры, автоматизированные лабораторные установки с различными физическими датчиками, персональные или любые другие ЭВМ с разнообразными периферийными устройствами - все они охватываются понятием ОУПД при условии, что включены для работы в сеть связи.

Если работа передающего и приемного концов тракта передачи данных полностью согласована во времени, то на приемном конце каждый переданный символ может быть выделен. В противном случае символы выделяются с помощью специальных разделительных знаков: стартового (пробела) и стопового (посылки). Первый способ называется синхронной передачей, второй - асинхронной. В терминалах передачи данных со скоростью до 1, 2 кбит/с, как и в телетайпах, применяют асинхронную передачу. В терминалах же со скоростью передачи 2, 4 кбит/с и выше применяется синхронная передача.

Широкое применение систем передачи данных началось в 1960-х гг. как по телефонным сетям общего пользования, так и по специализированным сетям. Главные недостатки систем передачи данных по телефонным сетям состоят в том, что для таких систем требуются модемы, а время установления соединения составляет по меньшей мере 15 с, а обычно - значительно больше. Кроме этого, качество передачи в этом случае зависит от характеристик телефонных каналов. Они могут меняться от соединения к соединению и подвергаться воздействию помех, в частности, от работы коммутационных приборов на телефонных станциях электромеханических систем. Некоторое улучшение качества передачи может быть достигнуто при использовании арендованных телефонных линий, но для них также требуются модемы. За выигрыш же возможного улучшения качества передачи приходится расплачиваться заботами о сокращении простоев линий. В ходе таких забот во многих странах разрабатывались и применялись схемы коллективного использования арендованных линий путем формирования групп абонентов, подключения терминалов в разных точках трассы абонентской линии, мультиплексирования, применения других методов.

Одновременно велось создание специализированных сетей. При этом были испытаны различные структуры схем и различные методы коммутации. Среди наиболее распространенных структур встречаются узловые (звездообразные), кольцевые, полносвязные, а также схемы типа шины. Для более сложных структур, которые могут включать в качестве составных частей перечисленные схемы, необходимо применение узлов коммутации. На основании анализа эффективности различных методов передачи данных в начале 1970-х гг. были определены области предпочтительного применения различных систем передачи. Они показаны на графике рис. 3. Как видно из графика, выбор предпочтительного способа передачи зависит как от общего объема передачи (нагрузки), так и от средней длины передаваемых сообщений. Например, применение коммутируемой телефонной сети оправдано лишь при небольших нагрузках. При умеренных же нагрузках, но не очень длинных сообщениях, предпочтительнее сеть с пакетной коммутацией. Именно поэтому во многих странах мира созданы специализированные сети передачи данных общего пользования с коммутацией пакетов. Технические средства для таких сетей быстро совершенствовались. В 1976 г. МККТТ была принята рекомендация Х. 25. В 1980 и 1984 гг. она подверглась переработкам. Рекомендация Х. 25 касается соединения терминалов передачи данных, ЭВМ и других пользовательских систем с сетями передачи данных и описывает протоколы взаимодействия различных устройств. Протокол Х. 25 организован по трехуровневой системе (об общих принципах организации многоуровневых систем передачи и обработки информации см. статью автора "О единой концепции информационного обеспечения перевозок", "Железнодорожный транспорт", 1992, № 7, стр. 23-27).

На нижнем (физическом) уровне устанавливаются стандарты на механические разъемы и электрические характеристики линий связи, на передаваемые по ним цифровые сигналы, включая сигналы занятия линии и ее освобождения. Эти стандарты описаны в рекомендации Х. 21 и за недостатком места здесь не рассматриваются. На втором (канальном) уровне определяются требования к средствам передачи информации по участку цифрового канала между двумя соседними узлами в виде блоков данных, называемых кадрами.

Перед тем как перейти к рассмотрению особенностей второго и третьего уровней сети Х. 25, уточним некоторые понятия. Будем называть блоком данных произвольный набор символов, предназначенных для передачи по каналу связи. В зависимости от состава (формата) блока, а также его назначения в конкретных случаях блокам могут быть присвоены разные названия. Например, блок данных, передаваемых по СПД общеканальной телефонной сигнализации № 7, называют сигнальной единицей. В этой статье рассматриваются блоки данных, называемые кадрами и пакетами, а в следующей беседе, посвященной технологии АТМ, будут рассматриваться блоки данных, называемые ячейками. Необходимость такого уточнения вызвана тем, что в литературе часто можно встретить термин "пакет" применительно к любому блоку данных, в том числе такому, который с точки зрения рекомендации Х. 25 пакетом не является. Именно поэтому читателю, который встретит термин "пакет", можно лишь порекомендовать в каждом конкретном случае внимательно разбираться с тем, какой именно блок данных имеется в виду.

Уровень канала

Каналом связи называется совокупность технических средств для передачи сообщений от отправителя к получателю с использованием среды передачи. В контексте же этой статьи канал связи рассматривается по отдельным участкам, связывающим соседние пункты обработки передаваемых сообщений. Соответственно и термин "уровень канала" относится к отдельному участку канала. В оригиналах стандарта на английском языке применяется термин Link Layer, т. е. уровень (или "слой") звена. Такой термин можно иногда встретить и в переводах международных документов на русский язык. Может быть последнее название является более точным, однако оно непонятно, так как слово "звено" имеет в русском языке очень много значений и оно никогда не применялось к участку канала связи. Именно поэтому предпочтительнее говорить "уровень канала", но с оговоркой о том, что речь идет лишь об отдельном участке канала.

В описываемом стандарте, который подтвержден несколькими международными и национальными организациями и фактически признан во всем мире, рассматривается управление каналом связи по участкам с помощью протокола высокого уровня (по-английски HDLC - High-level Data Link Control). Русским эквивалентом термина HDLC может служить сокращение ВУК (высокоуровневое управление каналом). Обслуживаемый протокол рассчитан на широкий круг применений, в том числе и в локальных сетях для связи целой группы абонентских пунктов. Мы же ограничимся здесь лишь рассмотрением этого протокола на примере одной версии, а именно: версии связи двух равноправных пунктов LAPB (Link Access Procedures Balanced, т. е. процедур сбалансированного доступа к каналу).

Протокол ВУК управляет передачей информации в виде стандартных блоков, поступающих от сетевого уровня и называемых пакетами. На уровне канала к каждому пакету добавляется заголовок, обычно содержащий 48 двоичных разрядов. Пакет с этим дополнительным заголовком называется кадром. Термин "заголовок" носит условный характер, так как часть его разрядов помещается в голове кадра, а другая часть (проверочное поле для обнаружения ошибок) - в его хвосте. Коды, исправляющие ошибки, требуют внесения слишком большой избыточности и поэтому в обычных сетях передачи данных не применяются. Вместо этого используются коды, обнаруживающие ошибки. При обнаружении ошибки посылается автоматический запрос на повторную передачу кадра, а принятый ошибочный кадр сбрасывается. Длина кадра (следовательно, пакета) не регламентируется, так как оптимальная длина пакета зависит от вероятности ошибки в канале. С точки зрения накладных расходов, связанных с передачей служебных разрядов заголовка, длину пакета предпочтительнее сделать как можно больше, чтобы снизить процент содержания служебной информации. При этом, если вероятность ошибки невелика, запросы на повторение передачи будут редки, система будет работать эффективно. Если же вероятность ошибки будет большой, повторная передача потребуется чаще. Тогда большая часть накладных расходов придется не на заголовки, а на участившиеся повторные передачи. Именно поэтому выбор длины пакета (следовательно, кадра) предоставляется пользователю. Для обнаружения же начала и конца кадра в непрерывном потоке цифровой передачи используются специальные кодовые комбинации вида 01111110, называемые флагами (рис. 4, на котором показан формат кадра).

Применение флагов вносит определенные трудности в решение задачи обеспечения прозрачности цифровой передачи, т. е. ее независимости от характера передаваемых последовательностей. Действительно, если в передаваемом потоке полезной информации встретится последовательность из шести единиц, то она будет принята за границу между кадрами. Это вызовет нарушение работы канала. Во избежание подобных сбоев во всех случаях, когда в передаваемой последовательности встречаются пять "1", то после них автоматически вставляются "0". На приемном же конце после принятых пяти "1" следующий за ними "0" всегда сбрасывается. Такое техническое решение позволяет гарантировать прозрачность цифровой передачи. Рассматривая рис. 4, нетрудно обнаружить назначение всех 48 служебных разрядов заголовка кадра.

Особый интерес представляют 8 управляющих разрядов, которые развернуты на рис. 5. Как видно, структура управляющих разрядов определяет тип кадра. Дело в том, что, кроме обычных информационных кадров, служащих для передачи сообщений по установленному каналу, протокол ВУК предусматривает еще ряд служебных. Они не содержат информационного поля, а служат для целей управления процессами установления канала, его закрытия, а также выполнения многочисленных других вспомогательных функций. Информационный кадр И отличается от служебных наличием "0" в первом разряде управляющего поля. "1" на этой позиции говорит о том, что кадр является служебным. По второму разряду служебные делятся на кадры типов К (контроль и управление) и Н (ненумерованный кадр). Всего существуют четыре разных кадра типа К (готовность приема, неготовность приема, отказ и выборочный отказ). Для их распознавания служат третий и четвертый разряды, обозначенные буквой S. Ненумерованные кадры, которых всего 32, служат для выполнения разнообразных служебных функций. Для распознавания типа ненумерованного кадра служат 5 разрядов, обозначенных буквой М. Кроме этого, на рис. 5 приняты обозначения: N(S) - порядковый номер передаваемого кадра; N(R) - порядковый номер ожидаемого кадра; P/F (опрос/конец) - служебный сигнал управления режимом передачи. Порядковый номер N(R) подтверждает прием кадра номер N(R) - 1 и всех ему предшествующих. Таким образом, при дуплексной передаче (см. рис. 2, в) нет необходимости в передаче специальных подтверждающих кадров. Это объясняется тем, что подтверждения о приеме кадров могут вставляться в информационные кадры встречной передачи.

Уровень сети

Главными задачами уровня сети являются выбор маршрутов передачи пакетов и управление потоками передаваемых пакетов по каждому выбранному маршруту. По терминологии Х. 25 уровень сети называется уровнем пакетов. Рекомендация Х. 25 не дает полного решения указанных задач, поскольку протокол Х. 25 является лишь спецификацией сетевого сопряжения. Подробности, касающиеся соединений устройств ЛУПД по связывающей сети, оставлены на усмотрение администрации сети. Тем не менее организация сетевого уровня во многом зависит от требований, заложенных в рекомендациях Х. 25. Протокол Х. 25 ориентирован на соединения в виде виртуальных каналов. Связисты иногда воспринимают этот термин, зародившийся в среде специалистов по вычислительной технике, с некоторым недоверием. Они не всегда до конца понимают его смысл, даже если им предлагают синонимы - логический или мнимый канал. Таким связистам можно лишь напомнить, что они (или их коллеги) фактически уже более четверти века эксплуатируют пучки виртуальных телефонных каналов в трансокеанских кабелях по известной системе TASI (Time Assignement Speech Interpolation, т. е. интерполяции речи по предоставляемым ее отрезкам).

Сеанс связи включает фазы установления соединения, передачи данных и разъединения. Все необходимые функции на этих фазах выполняются путем передачи соответствующих пакетов. Точно так же как на уровне канала предусматриваются специальные служебные и информационные кадры, так и на сетевом уровне предусмотрены служебные пакеты (для передачи управляющих сигналов) и информационные, непосредственно несущие передаваемые данные. В качестве примера на рис. 6 показаны форматы двух версий информационных пакетов - с нумерацией по модулю 8 (рис. 6, а) и по модулю 128 (рис. 6, б). Применение того или иного формата оговаривается на этапе установления соединения в ходе обмена необходимыми служебными пакетами. В отличие от одномерного представления формата кадров (см. рис. 4 и 5) форматы пакетов для большей наглядности показаны в виде двумерной таблицы. Каждая ее строка содержит один октет (или байт, т. е. 8 двоичных разрядов).

Порядковые номера пакетов P(S) и P(R) используются в сочетании с так называемым механизмом окна. Его сущность состоит в том, что на этапе установления соединения между передающей и приемной сторонами достигается договоренность об установлении максимального размера окна. Оно равно числу информационных пакетов, которые могут оставаться неподтвержденными (по умолчанию он принимает значение 2). Таким образом, с помощью номеров P(S) и P(R) поддерживается контроль текущего размера окна. Такой контроль может вестись из конца в конец через всю сеть или только на уровне ОУПД-ЛУПД. Для выбора этой возможности и служит разряд D, который в первом случае устанавливается на "1". При передаче данных по сети на физическом уровне идет непрерывный поток двоичных символов. Он может воспроизводиться в регенераторах. На каждом узле этот поток поступает на уровень канала. Здесь происходит выделение кадров, их проверка на наличие ошибок и при их обнаружении - повторная передача. Правильно принятые кадры освобождаются от заголовка. Выделенный таким образом пакет поступает на сетевой уровень. Здесь анализируется его заголовок и принимается решение о дальнейшей передаче. После этого пакет возвращается на уровень канала нужного направления, где к нему добавляется новый заголовок кадра. После этого он передается на физический уровень для передачи по следующему участку. Такой процесс повторяется в каждом промежуточном узле до тех пор, пока пакет не достигнет пункта назначения. Приведенное описание может дать лишь самое общее представление о системе Х. 25, так как в нем опущены очень многие подробности. Однако уже из этого описания становится очевидным основной недостаток стандарта Х. 25. Он состоит в необходимости записи и воспроизведения кадров в каждом узле сети. При небольших скоростях передачи объем записываемой информации оказывается не столь велик и современная техника ЗУ позволяет построить необходимые накопители без особенно больших затрат. Если же каналы связи недостаточно хорошего качества, проверка кадров по участкам каналов позволяет организовать достаточно надежную передачу. В такой организации системы проявляется преимущество стандарта Х. 25. С повышением же качества каналов и их быстродействия передача неоправданно задерживается за счет обработки в узлах. Именно поэтому на смену Х. 25 приходит система ретрансляции кадров (Frame Relay). Она лишена указанного недостатка.

Скачен 950 раз.

mcvouo.ru

Реферат - Вычислительные сети Основные способы передачи данных

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И ФИЗИКИ

КАФЕДРА КОНСТРУИРОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине информатика

Тема: «Вычислительные сети. Основные способы передачи данных»

Выполнил Группа: РК6-01

Студент: Артеменко Ю.В.

Проверил преподаватель: Бизяев А.А.

г. Новосибирск — 2010 г.

Содержание

Принципы построения компьютерных сетей. Характеристика компьютерных сетей

Классификация компьютерных сетей

Способы передачи данных

Коллизии и способы их разрешения

Сетевая модель OSI

Протокол TCP-IP

Система доменных имён DNS

NetBIOS

Аппаратура передачи данных

Литература

Принципы построения компьютерных сетей. Характеристика компьютерных сетей

Компьютерная сеть — сеть обмена и распределенной обработки информации, которая образуется множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи. Средства передачи ориентированы на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, информационных и программных.

Абонентская система (АС) — совокупность ЭВМ, ПО, периферийного оборудования, средств связи, ВС, которые выполняют прикладные процессы, коммуникационная подсеть (телекоммуникационная система представляет собой совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обеспечивающих взаимодействие АС).

Прикладной процесс — различные процедуры обработки, хранения, вывода информации, которые выполняются в интересах пользователя. С появлением сетей удалось решить две проблемы:

1) обеспечение, в принципе, неограниченного доступа к ЭВМ

пользователей, независимо от их территориального расположения;

2) возможность оперативного перемещения больших массивов информации на любые расстояния.

Для сетей принципиальное значение имеют следующие обстоятельства:

ЭВМ, находящиеся в разных АС одной сети связываются между собой автоматически;

каждая ЭВМ сети должна быть приспособлена как для работы в автономном режиме под управлением своей ОС, так и для работы в качестве составного звена сети;

компьютеры сети могут работать в различных режимах: обмена данными между АС, запроса и выдачи информации, сбора информации, пакетной обработки данных и т.д.

Аппаратное обеспечение сети составляют: ЭВМ различных типов; средства связи; оборудование АС; оборудование узлов связи; аппаратура связи и согласование работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Основные требования к ЭВМ сетей — это универсальность и модульность. Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных доступных для всех пользователей сетей и массивы для индивидуальных пользователей.

ПО ВС автоматизирует процессы программирования задач, обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к коммуникационным, вычислительным ресурсам сети. Также ПО осуществляет динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов.

Виды ПО ВС:

общесетевое ПО, которое образуется распределенной ОС сети и программными средствами входящих в состав комплекса программ технического обслуживания;

специальное ПО представленные прикладными программными средствами: функциональными и интегрированными пакетами программ, библиотеками стандартных программ, а также программами, отражающими специфику предметной области;

базовое ПО ЭВМ, включающее ОС, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест программы.

Классификация компьютерных сетей

В основу классификации КС положены наиболее характерные, функциональные и информационные признаки.

По степени территориального распределения элементов сети. Таким образом, сети бывают глобальные, региональные и локальные. Глобальная КС объединяет АС рассосредоточенные на большой территории, охватывающие различные страны и континенты. Взаимодействие АС осуществляется на базе различных территориальных сетей связи, в которых используются телефонные линии, радио, спутниковая связь. Региональные КС объединяют АС расположенные друг от друга на значительном расстоянии в пределах одной страны, региона, большого города. Локальная КС связывает АС расположенные в пределах небольшой территории. Её протяженность ограничивается несколькими километрами.

Отдельный класс составляют корпоративные КС. Корпоративная сеть относится к технической базе корпорации. Ей принадлежит ведущая роль задач планирования, организации

производства корпорации.

По способу управления КС делят на сети с централизованным, децентрализованным и смешанным управлением. По топологии сети могут делиться на два класса: широковещательные и последовательные. К широковещательным конфигурациям в любой момент времени на передачу единицу единицы информации может работать только одна рабочая станция, а остальные могут принимать этот кадр. Основные типы широковещательной конфигурации:

общая;

дерево;

звезда с пассивным центром;

В последовательных конфигурациях характерных для сетей с маршрутизацией информации передача данных осуществляется от одной рабочей станции к соседней. Причем на различных участках сети могут использоваться различные виды передающей среды. Передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях.

произвольная ячейка;

иерархическая;

кольцо;

цепочка;

звезда с интеллектуальным центром.

Способы передачи данных

Проводная связь

Телефонная сеть PSTN

Модем и коммутируемый доступ

Выделенные линии

Коммутация пакетов

Frame relay

PDH

Ethernet

RS-232

Передача по оптоволоконному кабелю

Synchronous optical networking

Fiber distributed data interface

Беспроводная связь

Ближнего радиуса действия

Bluetooth

Human Area Network

Среднего радиуса действия

IEEE 802.11

Netsukuku

IEEE 802.16e WiMAX

Дальнего радиуса действия

Спутниковая связь

MMDS

SMDS

Передача данных при помощи мобильных телефонов

CSD

GPRS

HSCSD

EDGE

UMTS

HSDPA

HSUPA

CDMA

IEE 802.16e WiMAX

CDPD

Paging networks

DataTAC

Mobitex

Motient

Коллизии и способы их разрешения

Коллизия (англ. collision — ошибка наложения, столкновения) — в терминологии компьютерных и сетевых технологий, наложение двух и более кадров от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Чтобы получить возможность передавать кадр, станция должна убедиться, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier-sense). Признаком незанятости среды является отсутствие на ней несущей частоты, которая при манчестерском способе кодирования равна 5-10 МГц, в зависимости от последовательности единиц и нулей, передаваемых в данный момент.

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные, передает их вверх по своему стеку, а затем посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции источника содержится в исходном кадре, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ. После окончания передачи кадра все узлы сети обязаны выдержать технологическую паузу (Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Эта пауза, называемая также межкадровым интервалом, нужна для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние, а также для предотвращения монопольного захвата среды одной станцией. После окончания технологической паузы узлы имеют право начать передачу своего кадра, так как среда свободна.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Механизм прослушивания среды и пауза между кадрами не гарантируют защиты от возникновения такой ситуации, когда две или более станции одновременно решают, что среда свободна, и начинают передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия (collision), так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации — методы кодирования, используемые в Ethernet, не позволяют выделять сигналы каждой станции из общего сигнала.

Коллизия — это нормальная ситуация в работе сетей Ethernet. Для возникновения коллизии не обязательно, чтобы несколько станций начали передачу абсолютно одновременно, такая ситуация маловероятна. Гораздо вероятней, что коллизия возникает из-за того, что один узел начинает передачу раньше другого, но до второго узла сигналы первого просто не успевают дойти к тому времени, когда второй узел решает начать передачу своего кадра. То есть коллизии — это следствие распределенного характера сети.

Для уменьшения количества коллизий необходимо уменьшить количество устройств на сетевом сегменте, чтобы повлиять на уровень коллизий. Это обычно достигается путем деления сегмента на два сегмента и помещении моста (bridge) или маршрутизатора (router) между ними.

Сетевая модель OSI

Сетевая модель OSI (ЭМВОС) (базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model, 1978 г) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее. В настоящее время основным используемым стеком протоколов является TCP/IP, разработка которого не была связана с моделью OSI и к тому же была совершена до её принятия. Модель состоит из семи уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые только ему функции.

Модель OSI

Тип данных

--PAGE_BREAK--

Уровень

Функции

Данные

7. Прикладной уровень

Доступ к сетевым службам

6. Уровень представления

Представление и кодирование данных

5. Сеансовый уровень

Управление сеансом связи

Сегменты

4. Транспортный

Прямая связь между конечными пунктами и надежность

Пакеты

3. Сетевой

Определение маршрута и логическая адресация

Кадры

2. Канальный

Физическая адресация

Биты

1. Физический уровень

Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными

Протокол TCP-IP

Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD, используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции. Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.

Стек протоколов TCP/IP основан на модели сетевого взаимодействия DOD и включает в себя протоколы четырёх уровней:

прикладного(application)

транспортного(transport)

сетевого(internet)

уровня доступа к среде (network access)

Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных.

Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

К тому же, модель OSI не использует дополнительный уровень — «Internetworking» — между транспортным и сетевым уровнями. Примером спорного протокола может быть ARP или STP.

Вот как традиционно протоколы TCP/IP вписываются в модель OSI:

7 Прикладной

HTTP, SMTP, SNMP, RTP, FTP, Telnet, SSH, SCP, SMB, NFS, RTSP, BGP

6 Представительский

XDR, ASN.1, AFP, TLS, SSL

5 Сеансовый

ISO 8327/CCITT X.225, RPC, NetBIOS, ASP

4 Транспортный

TCP, UDP, SCTP, SPX, ATP, DCCP, GRE

3 Сетевой

IP, ICMP, IGMP, CLNP, OSPF, RIP, IPX, DDP, ARP, RARP

2 Канальный

Ethernet, Token ring, PPP, HDLC, X.25, Frame relay, ISDN, ATM, MPLS, Wi-Fi

1 Физический

электрические провода, радиосвязь, волоконно-оптические провода

Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительский и сеансовый) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению.

Система доменных имён DNS

DNS — компьютерная распределённая система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о маршрутизации почты, обслуживающих узлах для протоколов в домене (SRV-запись).

Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов, взаимодействующих по определённому протоколу.

Основой DNS является представление об иерархической структуре доменного имени и зонах. Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность за дальнейшую часть домена другому серверу (с административной точки зрения — другой организации или человеку), что позволяет возложить ответственность за актуальность информации на серверы различных организаций (людей), отвечающих только за «свою» часть доменного имени.

Начиная с 2010 года, в систему DNS внедряются средства проверки целостности передаваемых данных, называемые DNS Security Extensions (DNSSEC). Передаваемые данные не шифруются, но их достоверность проверяется криптографическими способами.

DNS важна для работы Интернета, ибо для соединения с узлом необходима информация о его IP-адресе, а для людей проще запоминать буквенные (обычно осмысленные) адреса, чем последовательность цифр IP-адреса. В некоторых случаях это позволяет использовать виртуальные серверы, например, HTTP-серверы, различая их по имени запроса. Первоначально преобразование между доменными и IP-адресами производилось с использованием специального текстового файла hosts, который составлялся централизованно и автоматически рассылался на каждую из машин в своей локальной сети. С ростом Сети возникла необходимость в эффективном, автоматизированном механизме, которым и стала DNS.

NetBIOS

NetBIOS (Network Basic Input/Output System) — протокол для работы в локальных сетях на персональных ЭВМ типа IBM/PC, разработан в виде интерфейса, который не зависит от фирмы-производителя. Он включает в себя интерфейс сеансового уровня (англ.netBIOS interface), в качестве транспортных протоколов использует TCP и UDP.

Особенностью NetBIOS является возможность его работы поверх разных протоколов, самыми распространёнными/известными из которых являются NetBEUI, IPX и стек протоколов TCP/IP; причём если старые версии Windows ориентировались на более лёгкие в реализации и менее ресурсоёмкие NetBEUI и IPX, то современные Windows ориентируются на TCP/IP. При использовании NetBEUI и IPX NetBIOS сам обеспечивает надёжность доставки данных (функциональность SPX не использовалась), а при использовании TCP/IP надёжность доставки обеспечивает TCP, за что удостоился отдельного имени "NBT".

Интерфейс NetBIOS представляет собой стандартный интерфейс разработки приложений (API) для обеспечения сетевых операций ввода/вывода и управления низлежащим транспортным протоколом. Приложения, использующие NetBIOS API интерфейс, могут работать только при наличии протокола, допускающего использование такого интерфейса.

NetBIOS также определяет протокол, функционирующий на сеансовом/транспортном уровнях модели OSI. Этот протокол используется протоколами нижележащих уровней, такими как NBFP (NetBEUI) и NetBT для выполнения сетевых запросов ввода/вывода и операций, описанных в стандартном интерфейсном наборе команд NetBIOS. То есть NetBIOS сам не поддерживает выполнение файловых операций. Эта функция возлагается на протоколы нижележащих уровней, а сам NetBIOS обеспечивает только связь с этими протоколами и NetBIOS API интерфейс.

NetBIOS обеспечивает:

регистрацию и проверку сетевых имен

установление и разрыв соединений

связь с гарантированной доставкой информации

связь с негарантированной доставкой информации

поддержку управления и мониторинга драйвера и сетевой карты

Аппаратура передачи данных

Аппаратура передачи данных, или АПД в компьютерных сетях непосредственно присоединяет компьютеры или локальные сети пользователя к линии связи и является. таким образом, пограничным оборудованием. Примерами АПД являются модемы, терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства подключения к цифровым каналам. Обычно АПД работает на физическом уровне, отвечая за передачу информации в физическую среду (в линию) и прием из нее сигналов нужной формы и мощности.

Аппаратура пользователя линии связи, вырабатывающая данные для передачи по линии связи и подключаемая непосредственно к аппаратуре передачи данных, носит обобщенное название оконечное оборудование данных, или ООД. Примером ООД могут служить компьютеры, коммутаторы или маршрутизаторы.

Промежуточная аппаратура обычно используется на линиях связи большой протяженности.

Она решает две основные задачи:

улучшение качества сигнала;

создание постоянного составного канала связи между двумя абонентами сети.

В локальных сетях промежуточная аппаратура может совсем не использоваться. А вот в глобальных сетях необходимо обеспечить качественную передачу сигналов на расстояние в сотни и тысячи километров. Поэтому без усилителей (повышающих мощность сигналов) и регенераторов (наряду с повышением мощности восстанавливающих форму импульсных сигналов, исказившихся при передаче на большое расстояние), установленных через определенное расстояние, построить территориальную линию невозможно. В глобальной сети необходима также и промежуточная аппаратура другого рода — мультиплексоры, демультиплексоры и коммутаторы.

Промежуточная аппаратура канала связи прозрачна для пользователя, он ее не замечает и не учитывает в своей работе.

Литература

А. Филимонов. Построение мультисервисных сетей Ethernet. — М.: BHV, 2007. ISBN 978-5-9775-0007-4.

Руководство по технологиям объединенных сетей.4-е изд. — М.: Вильямс, 2005. ISBN 5-8459-0787-X.

Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей. Курс лекций. — М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005. — ISBN 5-9556-0032-9

'Дуглас Камер' Сети TCP/IP, том 1. Принципы, протоколы и структура. — М.: «Вильямс», 2003. — С.880. — ISBN 0-13-018380-6

Статьи из свободной интернет — энциклопедии Википедия — ru. wikipedia.org

www.ronl.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..