Хардуер. Хардуерна реализация на пренос на данни Основни понятия на криптографията

Прочетете също:

А) чрез определяне на стойностите на проверяваните характеристики от измерените стойности чрез изчисление или сравнение с дадените стойности;
Билет номер 55 Мултимедийна технология. Класификация на програмните средства за работа с мултимедийни данни
В началото и в края на радиообмена трябва да се дават позивни;
Видове обмен на информация между MPS и периферни устройства.
Въпрос. Същността на елинизма: икономика, политическа структура, социална структура (използвайки примера на една от държавите).
Възпаление: 1) определение и етиология 2) терминология и класификация 3) фази и тяхната морфология 4) регулиране на възпалението 5) резултати.
Държавна дума на Федералното събрание (правомощия, изборна процедура, основания за разпускане, вътрешна структура, актове).

Топология Системата от връзки между компонентите на Windows мрежа. Когато се прилага към репликация на Active Directory, топологията се свежда до набора от връзки, използвани от домейн контролерите за комуникация помежду си.

(1) Компютърни мрежи реализират обработка на информация M204, M205

паралелен

местен

●разпределени

двупосочен

(1) Адресът на уеб страницата за преглед в браузър започва с:

LAN КОМБИНАЦИЯ

Причини за комбиниране на локални мрежи

LAN система, създадена на определен етап на развитие, с течение на времето престава да задоволява нуждите на всички потребители и тогава възниква проблемът с разширяването на нейната функционалност. Може да се наложи в рамките на една компания да се комбинират различни локални мрежи, които са се появили в различните й отдели и клонове по различно време, поне за да се организира обмен на данни с други системи. Проблемът с разширяването на мрежовата конфигурация може да бъде решен както в ограничено пространство, така и с достъп до външната среда.

Желанието за получаване на достъп до определени информационни ресурси може да изисква свързване на LAN към мрежи от по-високо ниво.

В най-простата версия е необходима консолидация на LAN за разширяване на мрежата като цяло, но техническите възможности на съществуващата мрежа са изчерпани и нови абонати не могат да бъдат свързани към нея. Можете само да създадете друга LAN и да я комбинирате със съществуваща, като използвате един от методите, изброени по-долу.

Методи за комбиниране на локални мрежи

Мост.Най-простият вариант за комбиниране на LAN е комбинирането на идентични мрежи в ограничено пространство. Физическата среда за предаване налага ограничения върху дължината на мрежовия кабел. В рамките на допустимата дължина се изгражда мрежов сегмент - мрежов сегмент. Те се използват за комбиниране на мрежови сегменти мостове.

Мост- устройство, което свързва две мрежи, използвайки едни и същи методи за пренос на данни.

Мрежите, които мостът свързва, трябва да имат едни и същи мрежови нива на модела на взаимодействие на отворените системи; по-ниските нива може да имат някои разлики.

За мрежа от персонални компютри мостът е отделен компютър със специален софтуер и допълнително оборудване. Един мост може да свързва мрежи с различни топологии, но работещи с един и същи тип мрежови операционни системи.

Мостовете могат да бъдат локални или отдалечени.

МестенМостовете свързват мрежи, разположени в ограничена зона в рамките на съществуваща система.

ИзтритоМостовете свързват географски разпръснати мрежи, използвайки външни комуникационни канали и модеми.

Местните мостове от своя страна се делят на вътрешни и външни.

Домашнимостовете обикновено се намират на един от компютрите на дадена мрежа и съчетават функцията на мост с функцията на абонатен компютър. Разширяването на функциите се осъществява чрез инсталиране на допълнителна мрежова карта.

ВъншенМостовете изискват използването на отделен компютър със специален софтуер, за да изпълняват своите функции.

Рутер (рутер). Сложна мрежа, която представлява връзка от няколко мрежи, изисква специално устройство. Задачата на това устройство е да изпрати съобщение до получателя в желаната мрежа. Това устройство се нарича m рутер.

Рутер или рутер е устройство, което свързва мрежи от различни типове, но използва една и съща операционна система.

Рутерът изпълнява функциите си на мрежовия слой, така че зависи от комуникационните протоколи, но не зависи от типа на мрежата. Използвайки два адреса - мрежовия адрес и адреса на хоста, рутерът уникално избира конкретна мрежова станция.

Пример 6.7.Необходимо е да се установи връзка с абонат на телефонна мрежа, намиращ се в друг град. Първо се избира адресът на телефонната мрежа на този град - регионалният код. След това - адресът на възела на тази мрежа - телефонен номер абонат ФункцииРутерът се изпълнява от PBX оборудването.

Рутерът може също да избере най-добрия път за предаване на съобщение до мрежов абонат, филтрира информацията, преминаваща през него, изпращайки до една от мрежите само информацията, която е адресирана до него.

В допълнение, рутерът осигурява балансиране на натоварването в мрежата чрез пренасочване на потоците от съобщения през свободни комуникационни канали.

Шлюз. За комбиниране на локални мрежи от напълно различни типове, работещи по значително различни протоколи, се предоставят специални „устройства - шлюзове.

Шлюзът е устройство, което ви позволява да организирате обмен на данни между две мрежи, използващи различни комуникационни протоколи.

Шлюзът изпълнява своите функции на нива над нивото на мрежата. Това не зависи от използваната среда за предаване, но зависи от използваните протоколи за обмен на данни. Обикновено шлюзът преобразува между два протокола.

С помощта на шлюзове можете да свържете локална мрежа към хост компютъра, както и да свържете локална мрежа към глобална.

Пример 6.8.Необходимо е да се обединят локални мрежи, разположени в различни градове. Този проблем може да бъде решен с помощта на глобална мрежа за данни. Такава мрежа е мрежа за комутация на пакети, базирана на протокола X.25. С помощта на шлюз локалната мрежа е свързана към мрежата X.25. Шлюзът извършва необходимите преобразувания на протоколи и осигурява обмен на данни между мрежите.

Мостовете, рутерите и дори шлюзовете са изградени под формата на платки, които се инсталират в компютрите. Те могат да изпълняват функциите си както в режим на пълно разделяне на функциите, така и в режим на комбинирането им с функциите на работна станция на компютърна мрежа.

(1) Компютър, който има 2 мрежови карти и е проектиран да свързва мрежи, се нарича:

Рутер

Усилвател

Превключване

(1) Устройство, което превключва няколко комуникационни канала в един чрез честотно разделяне, се нарича...

повторител

●хъб

мултиплексор за предаване на данни

ХАРДУЕРНА РЕАЛИЗАЦИЯ НА ТРАНСФЕРА НА ДАННИ

Методи за предаване на цифрова информация

Цифровите данни се предават по проводника чрез промяна на текущото напрежение: няма напрежение - "O", има напрежение - "1". Има два начина за предаване на информация през физическа среда за предаване: цифров и аналогов.

Бележки: 1. Ако всички абонати на компютърна мрежа предават данни по канал на една и съща честота, такъв канал се извиква теснолентов(преминава една честота).

2. Ако всеки абонат работи на собствена честота на един канал, тогава се нарича такъв канал широколентов достъп(преминава много честоти). Използването на широколентови канали ви позволява да спестите от тяхното количество, но усложнява процеса на управление на обмена на данни.

При дигиталенили теснолентов метод на предаване(Фиг. 6.10) данните се предават в естествената си форма на една честота. Теснолентовият метод позволява да се предава само цифрова информация, гарантира, че само двама потребители могат да използват предавателната среда във всеки един момент и позволява нормална работа само на ограничено разстояние (дължина на комуникационната линия не повече от 1000 m). В същото време теснолентовият метод на предаване осигурява висока скорост на обмен на данни - до 10 Mbit/s и ви позволява да създавате лесно конфигурируеми компютърни мрежи. По-голямата част от локалните мрежи използват теснолентово предаване.

Ориз. 6.10. Цифров метод на предаване

АналоговМетодът за предаване на цифрови данни (фиг. 6.11) осигурява широколентово предаване чрез използване на сигнали с различни носещи честоти в един канал.

При аналоговия метод на предаване параметрите на сигнала на носещата честота се контролират за предаване на цифрови данни по комуникационния канал.

Сигналът на носещата честота е хармонично трептене, описано от уравнението: "

A r =A r max sin(atf+9 0),

където Xmax е амплитудата на трептенията; ко - честота на трептене; T- време; f 0 - начална фаза на трептения.

Можете да предавате цифрови данни по аналогов канал, като контролирате един от параметрите на сигнала на носещата честота: амплитуда, честота или фаза. Тъй като е необходимо да се предават данни в двоична форма (последователност от единици и нули), могат да бъдат предложени следните методи за управление (модулация):амплитуда, честота, фаза.

Най-лесният начин да разберете принципа е амплитудамодулация: "O" - няма сигнал, т.е. няма колебания на носещата честота; "1" - наличие на сигнал, т.е. наличие на колебания на носещата честота. Има трептения - едно, няма трептения - нула (фиг. 6.11 А).

Честотамодулацията включва предаване на сигнали 0 и 1 на различни честоти. При преминаване от 0 към 1 и от 1 към 0 сигналът на носещата честота се променя (фиг. 6.116).

Най-трудното за разбиране е фазамодулация. Същността му е, че при движение от 0 към 1 и от 1 към 0 фазата на трептенията се променя, т.е. тяхната посока (фиг. 6.11 V).

В йерархичните мрежи на високо ниво – глобални и регионални – също се използва широколентово предаване,който предвижда всеки абонат да работи на собствена честота в рамките на един канал. Това гарантира взаимодействието на голям брой абонати при високи скорости на трансфер на данни.

Широколентовото предаване ви позволява да комбинирате предаването на цифрови данни, изображение и звук в един канал, което е необходимо изискване на съвременните мултимедийни системи.

Пример 6.5.Типичен аналогов канал е телефонният канал. Когато абонатът вдигне слушалката, той чува равномерен звуков сигнал - това е сигналът на носещата честота. Тъй като се намира в звуковия честотен диапазон, той се нарича тонален сигнал. За предаване на реч по телефонен канал е необходимо да се контролира носещата честота на сигнала - да се модулира. Звуците, получени от микрофона, се преобразуват в електрически сигнали, които от своя страна модулират сигнала на носещата честота. При предаване на цифрова информация управлението се осъществява от информационни байтове - последователност от единици и нули.

Хардуер

За да се осигури прехвърлянето на информация от компютъра към комуникационната среда, е необходимо да се координират сигналите на вътрешния интерфейс на компютъра с параметрите на сигналите, предавани по комуникационните канали. В този случай трябва да се извърши както физическо съпоставяне (форма, амплитуда и продължителност на сигнала), така и кодово съпоставяне.

Наричат се технически устройства, които изпълняват функциите за свързване на компютър с комуникационни канали адаптериили мрежови адаптери.Един адаптер осигурява сдвояване с компютър на един комуникационен канал.

Ориз. 6.11. Методи за предаване на цифрова информация през аналогов сигнал: А- амплитудна модулация; b- честота; V- фаза

В допълнение към едноканалните адаптериизползват се и многоканални устройства - мултиплексори за предаване на данниили просто мултиплексори.

Мултиплексор за предаване на данни- устройство за свързване на компютър с няколко комуникационни канала.

Мултиплексорите за предаване на данни бяха използвани в системи за телеобработка - първата стъпка към създаването на компютърни мрежи. По-късно, с появата на мрежи със сложни конфигурации и голям брой абонатни системи, започнаха да се използват специални комуникационни процесори за реализиране на интерфейсни функции.

Както бе споменато по-рано, за предаване на цифрова информация по комуникационен канал е необходимо да преобразувате поток от битове в аналогови сигнали, а когато получавате информация от комуникационен канал към компютър, извършете обратното действие - преобразувайте аналоговите сигнали в поток от битове, които компютърът може да обработи. Такива трансформации се извършват от специално устройство - мод яде.

Модем- устройство, което модулира и демодулира информационни сигнали при предаването им от компютър към комуникационен канал и при приемането им от комуникационен канал в компютър.

Най-скъпият компонент на компютърната мрежа е комуникационният канал. Следователно, когато изграждат редица компютърни мрежи, те се опитват да спестят от комуникационни канали, като превключват няколко вътрешни комуникационни канала към един външен. За извършване на превключващи функции се използват специални устройства - хъбове.

Хъб- устройство, което превключва няколко комуникационни канала в един чрез честотно разделяне.

В LAN, където физическата среда за предаване е кабел с ограничена дължина, се използват специални устройства за увеличаване на дължината на мрежата - повторители.

Ретранслатор- устройство, което осигурява запазване на формата и амплитудата на сигнала при предаването му на разстояние, по-голямо от осигуреното от този вид физическа преносна среда.

Има локални и дистанционни повторители. Местенповторителите ви позволяват да свързвате мрежови фрагменти, разположени на разстояние до 50 m, и дистанционно- до 2000м.

Характеристики на комуникационната мрежа

За да оцените качеството на комуникационната мрежа, можете да използвате следните характеристики:

■ скорост на предаване на данни по комуникационния канал;

■ капацитет на комуникационния канал;

■ надеждност на преноса на информация;

■ надеждност на комуникационния канал и модемите.

Скорост на трансфер на даннипо комуникационен канал се измерва с броя битове информация, предадени за единица време - секунда.

Помня!Единицата за скорост на трансфер на данни е битове в секунда.

Забележка.Често използваната единица за измерване на скоростта е бод. Baud е броят на промените в състоянието на предавателната среда за секунда. Така кактогава всяка промяна на състоянието може да съответства на няколко бита данни истинскискорост навътре битовев секунда може да надхвърли скоростта на предаване.

Скоростта на трансфер на данни зависи от вида и качеството на комуникационния канал, вида на използваните модеми и възприетия метод за синхронизация.

Така за асинхронни модеми и телефонен комуникационен канал диапазонът на скоростта е 300 - 9600 bps, а за синхронните модеми - 1200 - 19200 bps.

За потребителите на компютърни мрежи това, което има значение, не са абстрактните битове в секунда, а информацията, чиято мерна единица е байт или символ. Следователно по-удобна характеристика на канала е неговата пропускателна способност,което се оценява от броя на символите, предадени по канала за единица време - секунда. В този случай всички служебни символи са включени в съобщението. Теоретичната производителност се определя от скоростта на трансфер на данни. Реалната пропускателна способност зависи от редица фактори, включително метода на предаване, качеството на комуникационния канал, условията на работа и структурата на съобщението.

Помня!Единицата за измерване на капацитета на комуникационния канал е цифра в секунда.

Съществена характеристика на всяка мрежова комуникационна система е надеждностпредавана информация. Тъй като въз основа на обработката на информация за състоянието на контролния обект се вземат решения за един или друг ход на процеса, съдбата на обекта в крайна сметка може да зависи от надеждността на информацията. Надеждността на предаването на информация се оценява като съотношението на броя на погрешно предадените знаци към общия брой на предадените знаци. Необходимото ниво на надеждност трябва да се осигурява както от оборудването, така и от комуникационния канал. Не е целесъобразно да се използва скъпо оборудване, ако комуникационният канал не отговаря на необходимите изисквания по отношение на нивото на надеждност. *

Помня!Единица за надеждност: брой грешки на знак - грешки/знак.

За компютърни мрежи този индикатор трябва да бъде в рамките на 10 -6 - 10~ 7 грешки/знак, т.е. Допуска се една грешка на милион предадени знака или на десет милиона предадени знака.

накрая надеждносткомуникационната система се определя или от дела на времето в добро състояние в общото време на работа, или от средното време между отказите. Втората характеристика ви позволява по-ефективно да оцените надеждността на системата.

Помня!Мерна единица за надеждност: средно време между отказите - час.

За компютърните мрежи средното време между отказите трябва да бъде доста голямо и да възлиза на поне няколко хиляди часа.

226 ГЛАВА 6. КОМПЮТЪРНИ МРЕЖИ

6.3. ЛОКАЛНИ КОМПЮТЪРНИ МРЕЖИ

Характеристики на организацията на LAN

Типични LAN топологии и методи за достъп

LAN сливане

ОСОБЕНОСТИ НА ОРГАНИЗАЦИЯТА НА LAN

Функционални групи устройства в мрежата

Основната цел на всяка компютърна мрежа е да предоставя информация и изчислителни ресурси на потребителите, свързани към нея.

От тази гледна точка локалната мрежа може да се разглежда като съвкупност от сървъри и работни станции.

сървър- компютър, свързан към мрежата и осигуряващ нейните предимства доставчици на определени услуги.

Сървъриможе да извършва съхранение на данни, управление на бази данни, отдалечена обработка на задания, отпечатване на задания и редица други функции, от които мрежовите потребители може да се нуждаят. Сървърът е източник на мрежови ресурси.

Работна станция- персонален компютър, свързан към мрежа, чрез който потребителят получава достъп до неговите ресурси.

Работна станцияМрежата работи както в мрежов, така и в локален режим. Оборудвана е със собствена операционна система (MS DOS, Windows и др.) и предоставя на потребителя всички необходими инструменти за решаване на приложни задачи.

Особено внимание трябва да се обърне на един вид сървър - файлов сървър. В общата терминология за него е прието съкратеното наименование - файлов сървър.

Файловият сървър съхранява данните на мрежовите потребители и им предоставя достъп до тези данни. Това е компютър с голям капацитет RAM, твърди дискове с голям капацитет и допълнителни устройства с магнитна лента (стримери).

Той работи под специална операционна система, която осигурява едновременен достъп до данните, намиращи се в него, от потребителите на мрежата.

Файловият сървър изпълнява следните функции: съхранение на данни, архивиране на данни, синхронизиране на промените в данните от различни потребители, трансфер на данни.

За много задачи използването на един файлов сървър не е достатъчно. Тогава в мрежата могат да бъдат включени няколко сървъра. Също така е възможно да се използват мини-компютри като файлови сървъри.

Управление на взаимодействието на устройствата в мрежата

Информационните системи, изградени на базата на компютърни мрежи, предоставят решения на следните задачи: съхранение на данни, обработка на данни, организиране на потребителски достъп до данни, прехвърляне на данни и резултати от обработката на данни до потребителите.

В централизираните системи за обработка тези функции се изпълняват от централния компютър (мейнфрейм, хост).

Компютърните мрежи реализират разпределена обработка на данни. Обработката на данни в този случай се разпределя между два обекта: клиентИ сървър.

Клиент- потребител на задача, работна станция или компютърна мрежа.

По време на обработката на данни клиентът може да създаде заявка към сървъра за извършване на сложни процедури, четене на файл, търсене на информация в база данни и др.

Сървърът, определен по-рано, изпълнява заявката, получена от клиента. Резултатите от заявката се предават на клиента. Сървърът осигурява съхранение на публични данни, организира достъпа до тези данни и ги предава на клиента.

Клиентът обработва получените данни и представя резултатите от обработката в удобен за потребителя вид. По принцип обработката на данни може да се извършва и на сървъра. За такива системи възприетите термини са системи клиентски сървърили архитектура клиентски сървър.

Архитектурата клиент-сървър може да се използва както в peer-to-peer локални мрежи, така и в мрежи със специален сървър.

Peer-to-peer мрежа.В такава мрежа няма единен център за управление на взаимодействието на работните станции и няма единно устройство за съхранение на данни. Мрежовата операционна система е разпределена във всички работни станции. Всяка мрежова станция може да изпълнява функциите както на клиент, така и на сървър. Той може да обслужва заявки от други работни станции и да препраща свои собствени заявки за услуги към мрежата.

Мрежовият потребител има достъп до всички устройства, свързани към други станции (дискове, принтери).

Предимства на мрежите peer-to-peer: ниска цена и висока надеждност.

Недостатъци на peer-to-peer мрежите:

■ зависимост на ефективността на мрежата от броя на станциите;

■ сложност на управлението на мрежата;

■ трудност при осигуряване на информационна сигурност;

■ трудности при актуализиране и промяна на софтуера на станцията. Най-популярни са мрежите peer-to-peer, базирани на мрежа

операционни системи LANtastic, NetWare Lite.

Мрежа с подчертаносървър. В мрежа със специален сървър един от компютрите изпълнява функциите за съхраняване на данни, предназначени за използване от всички работни станции, управление на взаимодействието между работните станции и редица сервизни функции.

Такъв компютър обикновено се нарича мрежов сървър. На него е инсталирана мрежова операционна система, към него са свързани всички споделени външни устройства - твърди дискове, принтери и модеми.

Взаимодействието между работните станции в мрежата обикновено се осъществява чрез сървър. Логическата организация на такава мрежа може да бъде представена от топологията звезда.Ролята на централно устройство се изпълнява от сървъра. В мрежи с централизирано управление е възможен обмен на информация между работните станции, заобикаляйки файловия сървър. За да направите това, можете да използвате програмата NetLink. След като стартирате програмата на две работни станции, можете да прехвърляте файлове от диска на една станция на диска на друга (подобно на операцията по копиране на файлове от една директория в друга с помощта на Norton Commander).

Предимства на мрежа със специален сървър:

■ надеждна система за информационна сигурност;

■ висока производителност;

■ без ограничения за броя на работните места;

■ лекота на управление в сравнение с мрежите peer-to-peer. Недостатъци на мрежата:

■ висока цена поради разпределението на един компютър за сървъра;

■ зависимост на скоростта и надеждността на мрежата от сървъра;

■ по-малка гъвкавост в сравнение с peer-to-peer мрежа.

Специализираните сървърни мрежи са най-често срещаните сред потребителите на компютърни мрежи. Мрежовите операционни системи за такива мрежи са LANServer (IBM), Windows NT Server версии 3.51 и 4.0 и NetWare (Novell).

(1) Локалните мрежи не могат да бъдат свързани помежду си чрез...M232

портали, мостове

●хъбове, модеми

сървъри

рутери

(1) BBS е...M745

навигатор

софтуер за работа в интранет

●система от електронни табла за обяви в Интернет

програма за поддръжка на организационен сървър

(1) Обработка на данни клиент-сървър, това е обработка. M227

паралелен

локализиран

двупосочен

●разпределени

(1) Програмата Bat позволява...

зареждане на уеб страници

●качване и редактиране на имейл

архивен имейл

(1) Една от търсачките в Интернет е...

(1)Internet Explorer позволява...

чат чрез IRC протокол

●изтегляне на уеб страници чрез http протокол и файлове през FTP протокол

изтегляне на дискусионни групи чрез NNTP протокол

(1) Телефонният кабел е опция...M228

оптичен - високочестотен

коаксиален кабел

оптично влакно

●усукана двойка

(1) Използва се системата Usenet...M239

регистрация на потребители в мрежата

● за преместване на новини между компютри по целия свят

обработка на информация в мрежата

създаване на работна станция в мрежата

(1) Дискусионната група на Usenet се нарича...M239

сървърна група

група онлайн

●телеконференция

(1) Потокът от съобщения в мрежа за данни се определя...

капацитет на паметта на канала за съобщения

●трафик

6.1. КОМУНИКАЦИОННА СРЕДА И ПРЕДАВАНЕ НА ДАННИ

Предназначение и класификация на компютърните мрежи

Характеристики на процеса на пренос на данни

Хардуерна реализация на пренос на данни

Връзки за данни

ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ И КЛАСИФИКАЦИЯ НА КОМПЮТЪРНИТЕ МРЕЖИ

Разпределена обработка на данни

Съвременното производство изисква висока скорост на обработка на информацията, удобни форми за нейното съхранение и предаване. Необходимо е също да има динамични начини за достъп до информация, начини за търсене на данни в зададени интервали от време; прилагат сложна математическа и логическа обработка на данни. Управлението на големи предприятия и управлението на икономиката на ниво държава изискват участието на доста големи екипи в този процес. Такива групи могат да бъдат разположени в различни райони на града, в различни региони на страната и дори в различни държави. За решаването на управленски проблеми, които осигуряват изпълнението на икономическата стратегия, скоростта и удобството на обмена на информация, както и възможността за тясно взаимодействие между всички участници в процеса на разработване на управленски решения, стават важни и актуални.

В ерата на централизирано използване на компютри с пакетна обработка на информация компютърните потребители предпочитаха да купуват компютри, които могат да решат почти всички класове от техните проблеми. Въпреки това, сложността на решаваните проблеми е обратно пропорционална на техния брой и това доведе до неефективно използване на изчислителната мощност на компютъра при значителни материални разходи. Не може да се пренебрегне фактът, че достъпът до компютърни ресурси беше затруднен поради съществуващата политика за централизиране на изчислителните ресурси на едно място.

Принцип централизиранобработката на данни (фиг. 6.1) не отговаря на високите изисквания за надеждност на процеса на обработка, затруднява развитието на системите и не може да осигури необходимите времеви параметри за интерактивна обработка на данни в многопотребителски режим. Краткотраен отказ на централния компютър доведе до фатални последици за системата като цяло, тъй като беше необходимо да се дублират функциите на централния компютър, което значително увеличи разходите за създаване и експлоатация на системи за обработка на данни.

Ориз. 6.2. Разпределена система за обработка на данни

Появата на малки компютри, микрокомпютри и накрая персонални компютри изисква нов подход към организацията на системите за обработка на данни и създаването на нови информационни технологии. Възникна логично обосновано изискване за преминаване от използването на индивидуални компютри към централизирани системи за обработка на данни да се разпределятобработка на данни (фиг. 6.2).

Разпределена обработка на данни- обработка на данни, извършвана на независими, но взаимосвързани компютри, представляващи разпределена система.

Те са създадени за прилагане на разпределена обработка на данни многомашинни асоциации,чиято структура се развива в едно от следните направления:

■ многомашинни изчислителни системи (MCC);

■ компютърни (компютърни) мрежи.

Многомашинен изчислителен комплекс- група от компютри, инсталирани наблизо, обединени с помощта на специални интерфейсни инструменти и съвместно изпълняващи един информационен и изчислителен процес.

Забележка: По-долупроцессе разбира определена последователност от действия за решаване на проблем, определена от програмата.

Многомашинните изчислителни системи могат да бъдат:

местенпри условие че компютрите са инсталирани в една и съща стая и не изискват специално оборудване и комуникационни канали за взаимно свързване; дистанционно,ако някои компютри от комплекса са инсталирани на значително разстояние от централния компютър и за предаване на данни се използват телефонни комуникационни канали.

Пример 6.1.Той е свързан към компютър тип мейнфрейм, който осигурява режим на пакетна обработка на информация, използвайки интерфейсно устройство за миникомпютър. Двата компютъра се намират в една компютърна зала. Миникомпютърът осигурява подготовка и предварителна обработка на данни, които впоследствие се използват за решаване на сложни задачи на мейнфрейм. Това е местен многомашинен комплекс.

Пример 6.2.Три компютъра са обединени в комплекс за разпределяне на получените за обработка задачи. Единият изпълнява диспечерска функция и разпределя задачите в зависимост от заетостта на някой от другите два обработващи компютъра. Това е местен многомашинен комплекс.

Пример 6.3. Компютър, който събира данни за определен регион, извършва предварителна обработка и ги предава за по-нататъшно използване на централния компютър чрез телефонен комуникационен канал. Това е отдалечен многомашинен комплекс.

Компютърна (компютърна) мрежа- набор от компютри и терминали, свързани чрез комуникационни канали в единна система, която отговаря на изискванията за разпределена обработка на данни.

Забележка.Под системасе разбира като автономен комплект, състоящ се от един или повече компютри, софтуер, периферно оборудване, терминали, съоръжения за предаване на данни, физически процеси и оператори, способни да обработват информация и да изпълняват функции за взаимодействие с други системи.

Обобщена структура на компютърна мрежа

Компютърните мрежи са най-висшата форма на многомашинни асоциации. Нека подчертаем основните разлики между компютърна мрежа и многомашинен изчислителен комплекс.

Първата разлика е размерът. Един многомашинен изчислителен комплекс обикновено включва два, максимум три компютъра, разположени предимно в едно помещение. Компютърната мрежа може да се състои от десетки и дори стотици компютри, разположени на разстояние един от друг от няколко метра до десетки, стотици и дори хиляди километри.

Втората разлика е разделението на функциите между компютрите. Ако в многомашинен изчислителен комплекс функциите за обработка на данни, пренос на данни и управление на системата могат да бъдат реализирани в един компютър, тогава в компютърните мрежи тези функции се разпределят между различни компютри.

Третата разлика е необходимостта от решаване на проблема с маршрутизирането на съобщенията в мрежата. Съобщение от един компютър на друг в мрежата може да се предава по различни маршрути в зависимост от състоянието на комуникационните канали, свързващи компютрите един с друг.

Комбинирането на компютърно оборудване, комуникационно оборудване и канали за предаване на данни в един комплекс поставя специфични изисквания към всеки елемент на многомашинно обединение, а също така изисква формирането на специална терминология.

Мрежови абонати- обекти, които генерират или консумират информация в мрежата.

абонатимрежите могат да бъдат отделни компютри, компютърни комплекси, терминали, индустриални роботи, машини с цифрово управление и др. Всеки мрежов абонат се свързва към станцията.

гара- оборудване, което изпълнява функции, свързани с предаване и приемане на информация.

Обикновено се нарича набор от абонат и станция абонатна система.За организиране на взаимодействието на абонатите е необходима физическа среда за предаване.

Физическа преносна среда - комуникационни линии или пространство, в което се разпространяват електрически сигнали и оборудване за предаване на данни.

Въз основа на физическата среда за предаване, той е изграден комуникационна мрежа,който осигурява преноса на информация между абонатните системи.

Този подход ни позволява да разглеждаме всяка компютърна мрежа като набор от абонатни системи и комуникационна мрежа. Обобщената структура на компютърна мрежа е показана на фиг. 6.3.

Ориз. 6.3. Обобщена структура на компютърна мрежа

Класификация на компютърните мрежи

В зависимост от териториалното разположение на абонатните системи компютърните мрежи могат да бъдат разделени на три основни класа:

■ глобални мрежи (WAN - Wide Area Network);

■ регионални мрежи (MAN - Metropolitan Area Network);

■ локални мрежи (LAN - Local Area Network).

ГлобаленКомпютърната мрежа обединява абонати, намиращи се в различни страни и на различни континенти. Взаимодействието между абонатите на такава мрежа може да се осъществява на базата на телефонни комуникационни линии, радиокомуникации и сателитни комуникационни системи. Глобалните компютърни мрежи ще решат проблема с обединяването на информационните ресурси на цялото човечество и организирането на достъпа до тези ресурси.

РегионаленКомпютърна мрежа свързва абонати, разположени на значително разстояние един от друг. Може да включва абонати в рамките на голям град, икономически регион или отделна държава. Обикновено разстоянието между абонатите на регионална компютърна мрежа е десетки до стотици километри.

МестенКомпютърна мрежа обединява абонати, разположени на малка територия. Понастоящем няма конкретни ограничения за териториалното разпръскване на абонатите на локалната мрежа. Обикновено такава мрежа е свързана към определен клас локални компютърни мрежи, включващи мрежи от бизнес предприятия, фирми, банки, офиси и др. Дължината на такава мрежа може да бъде ограничена до 2 - 2,5 км.

Комбинацията от глобални, регионални и локални компютърни мрежи прави възможно създаването на многомрежови йерархии. Те предоставят мощни, рентабилни средства за обработка на огромни количества информация и достъп до ограничени информационни ресурси. На фиг. Фигура 6.4 показва една от възможните йерархии на компютърни мрежи. .Локалните компютърни мрежи могат да бъдат включени като компоненти на регионална мрежа, регионалните мрежи могат да бъдат обединени като част от глобална мрежа и, накрая, глобалните мрежи могат също да образуват сложни структури

Ориз. 6.4. Йерархия на компютърните мрежи

Пример 6.4. Компютърната мрежа Интернет е най-популярната глобална мрежа. Състои се от много слабо свързани мрежи. Във всяка мрежа, която е част от Интернет, има специфична комуникационна структура и специфична управленска дисциплина. В рамките на Интернет структурата и методите на връзки между различни мрежи нямат значение за конкретен потребител.

Персоналните компютри, които сега са се превърнали в незаменим елемент от всяка система за управление, доведоха до бум в създаването на локални компютърни мрежи. Това от своя страна наложи развитието на нови информационни технологии.

Практиката на използване на персонални компютри в различни отрасли на науката, технологиите и производството показа, че най-голямата ефективност от въвеждането на компютърни технологии се осигурява не от отделни автономни компютри, а от локални компютърни мрежи.

(1) Мрежовите абонати са.. M205.

мрежови администратори

потребители на компютри

●обекти, които генерират или консумират мрежова информация

комуникационно оборудване

(1) Мрежовите абонати не могат да бъдат...M205

●компютърни комплекси (може)

Терминали (може)

отделни компютри (може)

крайни потребители

(1) Мрежовият сървър е компютър...M226 (сървърът е източникът на мрежови ресурси)

с най-висока честота на процесора

осигуряване на достъп до клавиатурата и монитора

с най-голямо количество памет

●осигуряване на достъп до ресурси

(1)FTP сървърът е...M240

компютър, който съдържа файлове, предназначени за мрежовия администратор

компютър, който съдържа информация за организиране на телеконференции

корпоративен сървър

●компютър, който съдържа файлове, предназначени за публичен достъп

(1) SMTP протоколът е предназначен за...

(SMTP протокол Компонент от TCP/IP пакета протоколи; този протокол управлява обмена на имейл съобщения между агенти за прехвърляне на съобщения.

POP3 протокол Популярен протокол за получаване на имейл съобщения. Този протокол често се използва от доставчиците на интернет услуги. POP3 сървърите позволяват достъп само до една пощенска кутия, за разлика от IMAP сървърите, които позволяват достъп до множество папки на сървъра.

Набор от мрежови протоколи, широко използвани в Интернет, които поддържат комуникация между взаимосвързани мрежи, състоящи се от компютри с различни архитектури и операционни системи. TCP/IP протоколът включва стандарти за комуникация между компютри и конвенции за свързване на мрежи и правила за маршрутизиране на съобщения.)

чат

●Изпращане на имейли

уеб сърфиране

Получаване на имейл

(1) Най-ефективният комуникационен метод за предаване на компютърен трафик е...

●M220 пакети

съобщения

всички еднакво ефективни

Методи за предаване на цифрова информация

Бележки: 1. Ако всички абонати на компютърна мрежа предават данни по канал на една и съща честота, такъв канал се нарича теснолентов (преминава една честота).

2. Ако всеки абонат работи на собствена честота, използвайки един канал, тогава такъв канал се нарича широколентов (преминава много честоти). Използването на широколентови канали ви позволява да спестите от тяхното количество, но усложнява процеса на управление на обмена на данни.

Ориз. 6.10. Цифров метод на предаване

АналоговМетодът за цифрово предаване на данни (фиг. 6.11) осигурява широколентово предаване чрез използване на сигнали с различни носещи честоти в един канал.

Сигналът на носещата честота е хармонично трептене, описано от уравнението:

Х=Х max sin (ωt +φ 0),

където X max е амплитудата на трептенията;

ω - честота на трептене;

φ - начална фаза на трептенията.

Можете да предавате цифрови данни по аналогов канал, като контролирате един от параметрите на сигнала на носещата честота: амплитуда, честота или фаза. Тъй като е необходимо да се предават данни в двоична форма (последователност от единици и нули), могат да бъдат предложени следните методи за управление ( модулация): амплитуда, честота, фаза.

Най-лесният начин да разберете принципа е амплитудамодулация: "0" - няма сигнал, т.е. няма колебания на носещата честота; "1" - наличие на сигнал, т.е. наличие на колебания на носещата честота. Има трептения - единица, няма трептения - нула (фиг. 6.11а).

Най-трудното за разбиране е фазамодулация. Същността му е, че при движение от 0 към 1 и от 1 към 0 фазата на трептенията се променя, т.е. тяхната посока (фиг. 6.11c).

В йерархичните мрежи на високо ниво – глобални и регионални – също се използва широколентово предаване, което предвижда всеки абонат да работи на собствена честота в рамките на един канал. Това гарантира взаимодействието на голям брой абонати при високи скорости на трансфер на данни.

Пример 6.5. Типичен аналогов канал е телефонният канал. Когато абонатът вдигне слушалката, той чува равномерен звуков сигнал - това е сигналът на носещата честота. Тъй като се намира в звуковия честотен диапазон, той се нарича тонален сигнал. За предаване на реч по телефонен канал е необходимо да се контролира носещата честота на сигнала - да се модулира. Звуците, получени от микрофона, се преобразуват в електрически сигнали, които от своя страна модулират сигнала на носещата честота. При предаване на цифрова информация управлението се осъществява от информационни байтове - последователност от единици и нули.

Хардуер

Техническите устройства, които изпълняват функциите за свързване на компютър с комуникационни канали, се наричат адаптери или мрежови адаптери. Един адаптер осигурява сдвояване с компютър на един комуникационен канал.

Ориз. 6.11. Методи за предаване на цифрова информация през аналогов сигнал:

а – амплитудна модулация; b – честота; c - фаза

В допълнение към едноканалните адаптери се използват и многоканални устройства - мултиплексори за предаване на данниили просто мултиплексори.

Мултиплексор за предаване на данни- устройство за свързване на компютър с няколко комуникационни канала.

Хъб- устройство, което превключва няколко комуникационни канала в един чрез честотно разделяне.

В LAN, където физическата среда за предаване е кабел с ограничена дължина, се използват специални устройства за увеличаване на дължината на мрежата - повторители.

Има локални и дистанционни повторители. Местенповторителите ви позволяват да свързвате мрежови фрагменти, разположени на разстояние до 50 м, и дистанционно- до 2000м.

Превключване на вериги и пакети - това са методи за решаване на обобщения проблем на превключване на данни във всяка мрежова технология. Комплексните технически решения на обобщените задачи на превключване в своята цялост се състоят от конкретните проблеми на мрежите за предаване на данни.

Специалните проблеми на мрежите за данни включват:

определяне на потоци и подходящи маршрути;
конфигурационни параметри на фиксиран маршрут и таблици на мрежови устройства;
потоци за разпознаване и трансфер на данни между интерфейс на едно устройство;
мултиплексиране/демултиплексиране на потоци;
разделителна среда.

Сред многото възможни подходи за решаване на обобщения проблем на мрежите за превключване на абонати се разграничават два основни, които включват превключване на канали и превключване на пакети. Има традиционни приложения на всяка техника за превключване, например телефонните мрежи продължават да се изграждат и изграждат с помощта на технология за превключване на вериги, компютърните мрежи и огромното мнозинство се основават на техника за превключване на пакети.

Следователно, като информационен поток в мрежите с комутация на вериги се обменят данни между двойка абонати. Съответно функцията за глобален поток е двойка адреси (телефонни номера), с които абонатите комуникират помежду си. Една от характеристиките на мрежите с комутация на вериги е концепцията за елементарен канал.

Елементарен канал

Елементален канал (или канал)- е основната техническа характеристика на мрежата с комутация на вериги, която е фиксирана в рамките на даден тип стойност на пропускателната способност на мрежата. Всяка връзка в мрежата с комутация на вериги има капацитет на множество канали, елементарно приет за този тип мрежа.

В традиционните телефонни системи стойността на скоростта на елементарния канал е равна на 64 kbit/s, което е достатъчно за висококачествен цифров глас.

За висококачествен глас използва честотата на квантуването на амплитудата на звуковите вибрации 8000 Hz (време на дискретизация 125 ms интервали). За представяне на мярка на амплитудата най-често се използва 8-битов код, който прави градация на 256 тона (чрез семплиране на стойности).

В този случай за предаване на един гласов канал е необходима честотна лента 64 kbit/s:

8000 x 8 = 64000 бита/сек или 64 кбит/сек.

Такъв гласов канал се нарича елементарен канал на цифровите телефонни мрежи. Характеристика на мрежата с комутация на вериги е, че честотната лента на всяка връзка трябва да бъде равна на цяло число елементарни канали.

Композитният канал

Комуникация, изградена чрез превключване (свързване) на елементарни канали, наречена a композитен канал.

Композитен канал

Свойствата на композитния канал:

съставният канал по цялата си дължина е изграден от същия брой елементарни канали;
композитният канал има постоянна и фиксирана честотна лента по цялата си дължина;
съставен канал се създава временно за периода на сесията двама абонати;
по време на сесията всички основни канали, които са включени в съставния канал, влизат в изключителното ползване на абонатите, за които е създаден съставният канал;
по време на комуникационната сесия абонатите могат да изпращат мрежови данни със скорост, която не надвишава капацитета на канала на композита;
данните, получени в комбиниран канал, се гарантира, че извиканият абонат ще бъде доставен без забавяне, загуби и със същата скорост (скорост на източника), независимо дали в този момент има връзка в другата мрежа или не;
след края на сесията основните канали, които са били включени със съответния съставен канал, обявени за безплатни и върнати в пула от ресурси, разпределени за използване от други потребители.

връзката е отказана

Заявките за свързване не винаги са успешни.

Ако пътят между викащия и повикания абонат няма свободни канали или извиканият основен възел е зает, неизправността възниква в настройката на връзката.

Предимството на превключването на веригата

Технологията за превключване на вериги е насочена към минимизиране на случайните събития в мрежата, т.е. За да се избегне евентуална несигурност, голяма част от работата по обмена на информация се извършва предварително, дори преди началото на трансфера на данни. Първо, за даден адрес, наличието на необходимите основни канали по целия път от подателя до получателя. Но в случай на спукване, този подход е неефективен, тъй като 80% от времето на канала може да бъде празен.

Превключване на пакети

Най-важният принцип на мрежите с пакетно комутиране на подаването на данни се предава по мрежата под формата на структурно разделени една от друга части от данни, наречени пакети. Всеки пакет има заглавка, която съдържа адреса на местоназначението и друга поддържаща информация (дължина на полето с данни, контролна сума и други), използвани за доставка до адресата на пакета.

Наличието на адрес във всеки пакет е една от най-важните характеристики на технологията за комутиране на пакети, тъй като всеки пакет може да се обработва независимо от другите пакети за комутиране, съставляващи мрежовия трафик. Освен заглавието в пакета може да има едно допълнително поле, което да се постави в края на пакета и т.нар. трейлър. В трейлъра обикновено се поставя контролна сума, която ви позволява да проверите дали информацията е била повредена по време на предаване по мрежата или не.

Разделяне на данните в пакети

Разделянето на данните в пакети става на няколко етапа. Верижният изпращащ възел генерира данни за предаване, които се разделят на равни части. След това настъпва формирането на пакет чрез добавяне на заглавната глава. И последният етап е сглобяване на пакети в оригиналното съобщение до целевия възел.

Разделяне на данните в пакети

Прехвърляне на данни през мрежа като пакет

Мрежа за предаване на пакети

Както и в мрежите с комутация на вериги, мрежите с комутация на пакети, за всеки от потоците се определя ръчно или автоматично маршрут, фиксиран в съхранените таблици за комутационни комутатори. Пакетите, влизащи в комутатора, се обработват и изпращат по определен маршрут

Несигурността и асинхронното движение на данни в мрежите с комутация на пакети поставят специални изисквания към комутаторите в такива мрежи.

Основната разлика между пакетния комутатор от комутаторите в мрежите с комутируема верига е, че те имат вътрешна буферна памет за временно съхраняване на пакети. Буферите за превключване трябва да хармонизират скоростите на данни в комуникационните връзки, свързани с неговите интерфейси, както и да хармонизират скоростта на пристигащи пакети с тяхната скорост на превключване.

Методи за прехвърляне на пакети

Превключвателят може да работи въз основа на един от трите метода за насърчаване на пакети:

предаване на дейтаграми;
Прехвърляне към установяване на логическа връзка;
Прехвърляне към създаване на виртуален канал.

Предаване на дейтаграма

Прехвърляне на дейтаграмаметод, базиран на популяризиране на пакети, независими един от друг. процедурата за обработка на пакети се определя само от стойностите на параметрите, които носи, и текущото състояние на мрежата. И всяка отделна пакетна мрежа се разглежда като напълно независима преносна единица - дейтаграма.

Илюстрация на принципа на дейтаграмния пакет

Прехвърляне към установяване на логическа връзка

Процедурата за хармонизиране на двата крайни възела на мрежата на някои параметри на процеса на обмен на пакети се нарича установяване на логическа връзка. Опции, договорени от двата взаимодействащи възела, наречени параметри на логическа връзка.

Виртуален канал

Единственият предварително подплатен фиксиран маршрут, свързващ крайните възли към мрежата с комутация на пакети, наричан виртуален канал (виртуална верига или виртуален канал). Полагат се виртуални канали за устойчив информационен поток. За да се изолира потокът от данни от общия трафик, всеки пакет е маркиран със специален вид знак - етикет. Както при установяването на логически мрежови връзки, виртуалният канал започва с уплътнение от изходния възел специален пакет - заявката за връзка.

Мрежите за превключване на таблици, използващи виртуални канали, са различни от таблиците за превключване в мрежи с дейтаграми. Той съдържа записи, преминаващи само през виртуалните канали на превключвателя, а не всички възможни адреси на дестинация, какъвто е случаят в мрежи с прехвърляне на алгоритъм на дейтаграма.

Сравнение с комутация на вериги и пакети

Превключване на канали	Превключване на пакети
Първо трябва да установите връзка	Няма етап на установяване на връзка (метод на дейтаграма)
Местоположението се изисква само при установяване на връзка	Адресът и друга служебна информация се предават с всеки пакет
Мрежата може да откаже връзка с абоната	Мрежата винаги е готова да получава данни от абоната
Гарантирана честотна лента (честотна лента) за взаимодействащи абонати	Мрежовата честотна лента за потребителите е неизвестна, закъсненията при предаване са произволни
Трафикът в реално време се прехвърля без забавяне	Мрежовите ресурси се използват ефективно при предаване на бърз трафик
Висока надеждност на предаване	Възможна загуба на данни поради препълване на буфера
Нерационално използване на капацитета на канала, което намалява общата ефективност на мрежата	Автоматично динамично разпределение на честотната лента на физически канал между абонати

Най-често срещаните видове мрежови топологии:

Линейна мрежа. Съдържа само два крайни възела, произволен брой междинни възли и има само един път между всеки два възела.

Пръстенова мрежа.Мрежа, в която всеки възел има два и само два клона, свързани с него.

Дървовидна мрежа. Мрежа, която съдържа повече от два крайни възела и поне два междинни възела и в която има само един път между двата възела.

Звездна мрежа.Мрежа, в която има само един междинен възел.

мрежова мрежа. Мрежа, която съдържа поне два възела, които имат два или повече пътя между тях.

Напълно свързана мрежа.Мрежа, в която има разклонение между всеки два възела. Най-важната характеристика на компютърната мрежа е нейната архитектура.

Мрежова архитектура - това е реализираната структура на мрежата за пренос на данни, която я определя топология, състав на устройствотоИ правила за взаимодействието им онлайн. В рамките на мрежовата архитектура се разглеждат проблемите на кодирането на информацията, нейното адресиране и предаване, контрол на потока от съобщения, контрол на грешки и анализ на работата на мрежата в извънредни ситуации и при влошаване на производителността.

Най-често срещаните архитектури:

Ethernet(Английски) етер- излъчване) - излъчваща мрежа. Това означава, че всички станции в мрежата могат да получават всички съобщения. Топология - линейна или звездовидна. Скорост на трансфер на данни 10 или 100 Mbit/s.
Arcnet (Прикачен ресурс Компютърна мрежа- компютърна мрежа от свързани ресурси) - мрежа за излъчване. Физическа топология - дърво. Скорост на трансфер на данни 2.5 Mbit/s.
Token Ring(релейна пръстеновидна мрежа, мрежа за предаване на токени) - пръстеновидна мрежа, в която принципът на предаване на данни се основава на факта, че всеки пръстеновиден възел чака пристигането на някаква кратка уникална последователност от битове - маркер- от съседен предишен възел. Пристигането на токена показва, че е възможно да се предаде съобщение от този възел по-нататък в потока. Скорост на трансфер на данни 4 или 16 Mbit/s.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - мрежова архитектура за високоскоростен пренос на данни по оптични линии. Скорост на трансфер - 100 Mbit/sec. Топология - двоен пръстен или смесена (включително подмрежи звезда или дърво). Максималният брой станции в мрежата е 1000. Много висока цена на оборудването.
банкомат (Режим на асинхронен трансфер) - обещаваща, но много скъпа архитектура, осигурява предаването на цифрови данни, видео информация и глас по едни и същи линии. Скорост на трансфер до 2,5 Gbps. Оптични комуникационни линии.

Компютърен мрежов хардуер.

1.Компютри;

2. Устройства за свързване на компютър с комуникационен канал;

3. Комуникационни канали

4. Устройства, свързващи (комутиращи) комуникационни канали

5. Устройства, свързващи локални мрежи.

Устройства за свързване на компютър към комуникационен канал

Извиква се техническо устройство, което изпълнява функциите на сдвояване на компютър с комуникационен канал адаптер , или мрежов адаптер. Един адаптер осигурява сдвояване с компютър на един комуникационен канал.
В допълнение към едноканалните адаптери се използват многоканални интерфейсни устройства - мултиплексори. Мултиплексори – Това е устройство за свързване на електронни устройства с няколко комуникационни канала.
За да се предаде цифрова информация, битовият поток трябва да се преобразува в аналогов сигнал. И при получаване извършете обратната трансформация. Такива преобразувания се извършват от модема. Модем – устройство, което модулира и демодулира информационни сигнали при предаването им от компютър към комуникационен канал и при приемането им от комуникационен канал в компютър.

Мрежови кабели

(коаксиален , състоящ се от два изолирани един от друг концентрични проводника, външният от които има вид на тръба;
оптично влакно ;
включени кабели усукани двойки образувани от две жици, преплетени една в друга и т.н.).

Устройства, свързващи (комутиращи) комуникационни канали

Най-скъпият компонент на самолета е комуникационният канал. Ето защо, когато изграждат компютърни мрежи, те се опитват да спестят от комуникационни канали, като превключват няколко вътрешни комуникационни канала към един външен. За изпълнение на превключващата функция се използват специални устройства - хъбове.

Хъбове (хъбове) И комутационни хъбове (превключватели) разширяват топологичните, функционалните и скоростните възможности на компютърните мрежи. Хъб с набор от различни типове портове позволява комбинирайте мрежови сегменти с различни кабелни системи . Можете да свържете или отделен мрежов възел, или друг хъб или кабелен сегмент към порта на хъба.
В LAN, където предавателната среда е кабел с ограничена дължина, за увеличаване на дължината на мрежата се използват специални устройства - повторители. Ретранслатор – устройство, което осигурява запазване на формата и амплитудата на сигнала при предаването му на разстояние, по-голямо от осигуреното от този вид физическа преносна среда. Локален повторител свързва мрежови фрагменти до 50 m, а отдалечен повторител - до 2000 m.

LAN връзки

За свързване на локални мрежи се използват следните устройства, които се различават по предназначение и възможности:

· Мост (Английски) Мост) - свързва две локални мрежи. Прехвърля данни между мрежите под формата на пакети, без да прави никакви промени в тях. мостовете могат филтърни пакети, защитавайки цялата мрежа от локални потоци от данни и позволявайки преминаването само на данни, които са предназначени за други мрежови сегменти.

· Рутер (Английски) Рутер) свързва мрежи с общ протокол по-ефективно от мост. Позволява, например, големи съобщения да бъдат разделени на по-малки части, като по този начин се гарантира взаимодействието на локални мрежи с различни размери на пакети.

Рутерът може да препраща пакети към конкретен адрес (мостовете филтрират само ненужните пакети), да избира най-добрия път, по който да поеме пакетът, и много повече. Колкото по-сложна и по-голяма е мрежата, толкова по-големи са ползите от използването на рутери.

· Мостов рутер (Английски) Браутър) е хибрид мост/рутер, който първо се опитва да маршрутизира, когато е възможно, и след това превключва на мостов режим, ако това не успее.

· Шлюз (Английски) GateWay), за разлика от моста, се използва в случаите, когато свързаните мрежи имат различни мрежови протоколи . Съобщение от една мрежа, пристигащо на шлюза, се преобразува в друго съобщение, което отговаря на изискванията на следващата мрежа. По този начин шлюзовете не просто свързват мрежи, но им позволяват да работят като една мрежа.

Мрежови протоколи

Отделните секции на Интернет са мрежи с различни архитектури, които комуникират помежду си с помощта на рутери. Предадените данни се разделят на малки части, наречени пакети. Всеки пакет се движи през мрежата независимо от другите пакети.

Да се преодолеят несъвместимост на интерфейсаотделните компютри разработват специални стандарти, наречени комуникационни протоколи.

Комуникационен протокол е съгласуван набор от специфични правила за обмен на информация между различни устройства за пренос на данни. Има протоколи за скорост на предаване, формати на данни, контрол на грешки и т.н.

Мрежите в Интернет са неограничено комутирани (т.е. комуникират) помежду си, тъй като всички компютри, участващи в преноса на данни, използват един комуникационен протокол, TCP/IP (да се чете „TCP/IP“).

TCP/IP всъщност е два различни протокола, които дефинират различни аспекти на предаване на данни в мрежа:

TCP (Transmission Control Protocol) - протокол за контрол на предаването на данни, който използва автоматично повторно предаване на пакети, съдържащи грешки; този протокол е отговорен за разбиването на предадената информация в пакети и правилното възстановяване на информация от пакетите на получателя;
IP (Интернет протокол) е протокол за работа в мрежа, отговорен за адресирането и позволяването на пакета да премине през множество мрежи по пътя си към крайната си дестинация.

Схемата за предаване на информация чрез TCP/IP протокола е следната: TCP протоколът разбива информацията на пакети и номерира всички пакети; след това с помощта на IP протокола всички пакети се предават на получателя, където с помощта на TCP протокола се проверява дали всички пакети са получени; След като получи всички пакети, TCP протоколът ги подрежда в правилния ред и ги събира в едно цяло.

По-горе обсъдихме с вас, че Интернет се състои от голям брой компютри, някои от които могат да се свързват само временно, докато други имат постоянен мрежов IP адрес (хост). Разликата между мрежата и световната мрежа е, че началната точка се взема само от тази, на която е инсталирана специална програма за поддръжка на WWW сървъра. Най-често такъв компютър се нарича "сървър".

Как един пакет намира своя получател??

Всеки компютър, свързан към Интернет, има два еквивалентни уникални адреса: цифров IP адрес и символичен адрес на домейн. Присвояването на адреси става по следната схема: международната организация Network Information Center издава групи от адреси на собствениците на локални мрежи, а последните разпределят конкретни адреси по свое усмотрение.

IP адресът на компютъра е с дължина 4 байта. Обикновено първият и вторият байт определят мрежовия адрес, третият байт определя адреса на подмрежата, а четвъртият байт определя адреса на компютъра в подмрежата. За удобство IP адресът се записва като четири числа със стойности от 0 до 255, разделени с точки, например: 145.37.5.150. Мрежов адрес - 145.37; подмрежов адрес - 5; адресът на компютъра в подмрежата е 150.

интернет

Наричат се технически устройства, които изпълняват функциите за свързване на компютър с комуникационни канали адантиили мрежови адаптери.Един адаптер осигурява сдвояване с компютър на един комуникационен канал.

В допълнение към едноканалните адаптери се използват и многоканални устройства - мултиплексори за предаване на данниили просто мултиплексори.

Мултиплексор за предаване на данни– устройство за свързване на компютър с няколко комуникационни канала.

Модем– устройство, което модулира и демодулира информационни сигнали при предаването им от компютър към комуникационен канал и при приемането им от комуникационен канал в компютър.

Хъб– устройство, което превключва няколко комуникационни канала в един чрез честотно разделяне.

Ретранслатор– устройство, което осигурява запазване на формата и амплитудата на сигнала при предаването му на разстояние, по-голямо от осигуреното от този вид физическа преносна среда.

Има локални и дистанционни повторители. Местенповторителите ви позволяват да свързвате мрежови фрагменти, разположени на разстояние до 50 м, и дистанционно– до 2000м.

Избройте и дефинирайте характеристиките на комуникационната мрежа (скорост на трансфер на данни, капацитет на комуникационния канал и др.). Защо пропускателната способност може да е по-ниска от скоростта на данни? За какво се използват сервизните битове? Каква е надеждността на предаваната информация?

За да оцените качеството на комуникационната мрежа, можете да използвате следните характеристики:

§ скорост на предаване на данни по комуникационния канал;

§ капацитет на комуникационния канал;

§ надеждност на преноса на информация;

§ надеждност на комуникационния канал и модемите.

Помня!Единицата за скорост на трансфер на данни е битове в секунда.

Забележка.Често използваната единица за измерване на скоростта е бод. Baud е броят на промените в състоянието на предавателната среда за секунда. Тъй като всяка промяна на състоянието може да съответства на няколко бита данни, действителната скорост на битове в секунда може да е по-висока от скоростта на предаване.

Помня!Единицата за измерване на капацитета на комуникационния канал е цифра в секунда.

Помня!Мерна единица за надеждност: брой грешки на знак - грешки/знак.

За компютърни мрежи този индикатор трябва да бъде в рамките на 10 -6 –10 -7 грешки/знак, т.е. Допуска се една грешка на милион предадени знака или на десет милиона предадени знака.

Помня! Единица за измерване на надеждността: средно време между отказите – час.

Какво е цифрово (теснолентово) предаване на данни? Какво представлява широколентовото (аналогово) предаване на данни? Какви са предимствата и недостатъците на всеки от тях? Какво е адаптер? Какви са начините за предаване на цифрова информация по аналогов канал? Избройте различните видове модулация и обяснете всеки от тях (с обяснителни снимки и примери).

Има 2 основни технологии за предаване на данни:

широколентово предаване (аналогово)

теснолентово предаване (за цифрови сигнали)

Широколентовото предаване се основава на използването на постоянно променящи се вълни за пренасяне на информация през комуникационен канал. Те обикновено се представят като синусова функция и затова се наричат синусоида.

Може да се опише със следните параметри:

честота - представлява последователност от преходи, които съставят един цикъл (средна точка, горен екстремум, средна точка, долен екстремум, средна точка). Броят на такива цикли за една секунда се нарича честота на синусоида. Измерва се в цикли в секунда или херци.

амплитуда - представлява относителното разстояние между екстремумите на вълната.

фазата на единична синусоида се измерва спрямо друга синусоида (референтната) и се изразява като ъглово изместване между двете вълни. Изразът „две синусоиди са извън фаза на 180 градуса“ означава, че в един и същи момент една от вълните достига своя максимален екстремум, а другата достига своя минимум.

Теснолентово предаване:

полярно кодиране. Въз основа на използването на дискретни състояния на комуникационен канал за предаване на информация през него. Тези дискретни състояния обикновено се представят като някакъв вид импулси (обикновено напрежения) и се наричат квадратна вълна. Разработени са много схеми за представяне на цифров сигнал или цифрово кодиране. Цифровата единица е представена от напрежение +12V, а цифровата нула е представена от напрежение от -12V.

еднополярно кодиране.

биполярно кодиране (връщане към нула). Цифровите нули са представени от липсата на напрежение, а цифровите са представени чрез генериращи знак 3-волтови импулси.

Потенциално кодиране - информативно е нивото на сигнала в определени моменти от времето.

Кодиране на потока - наличието или отсъствието на ток в линията е информативно.

Мрежите използват потенциално кодиране.

Ако цифровите данни трябва да бъдат предадени по аналогова предавателна линия, е необходим механизъм за представяне на цифровите данни под формата на синусоида, за да се посочи наличието на единици и нули.

Ако се извършва амплитудна манипулация, това е амплитудна модулация.

Честота - честотна модулация.

Фазова - фазова модулация.

Променливият ток се използва за предаване на данни, особено по телефонни линии. Непрекъснат сигнал с честота между 1000 и 2000 Hz се нарича носеща честота на синусоида.

Амплитудата, честотата и фазата на носителя могат да бъдат променяни (модулирани) за предаване на информация.

При амплитудна модулация се използват 2 различни амплитуди на сигнала, съответстващи на стойностите 0 и 1 (фиг. B. Амплитудата е нула или различна от нула).

Честотната модулация използва няколко различни честоти за предаване на цифров сигнал (Фигура B).

При най-простата фазова модулация се прилага фазово изместване на носещата честота на 180 градуса на определени интервали от време (фиг. D). Двете състояния се кодират чрез наличието или отсъствието на фазово изместване на границата на всеки бит.

Устройство, което получава сериен битов поток и го преобразува в изходен сигнал, модулиран с един или повече от горните методи, и също така извършва обратни преобразувания, се нарича модем. Инсталиран между цифров компютър и аналогова телефонна линия. Всички добри модеми използват комбинация от техники за модулиране на сигнала, за да предадат максимален брой битове.

Сравнение на широколентово и теснолентово предаване на сигнал.

Телефонна линия - широколентова комуникационна линия.

Линията T1 е теснолентов канал.

Съответно предаваната информация може да бъде както аналогова, така и цифрова.

Има 2 вида оборудване:

DTE - крайно оборудване.

DCE - телекомуникационно оборудване.

DTE генерира информация под формата на данни, които могат да бъдат предадени по комуникационен канал. Може да бъде цифров и аналогов.

DCE получава данни от DTE в неговия формат и ги преобразува във формат, съвместим със съществуващата комуникационна връзка.

Схема на кодиране:

На фигурата е показана матрица от 4 елемента. Колоните определят характера на комуникационните връзки, а редовете определят типа информация, генерирана от DTE устройството.

I квадрант. Информацията в аналогова форма трябва да се предава по широколентов канал (говор, предаван по телефонна линия (аудио сигнал (DTE) -> микрофон (DCE) -> аналогов сигнал)).

II квадрант. Цифровата информация трябва да се предава по аналогов канал. Схема на преобразуване: PC (DTE) -> модем (DCE) -> аналогов канал.

III квадрант. Аналоговият информационен поток трябва да се предава по цифров канал. Видео информация (DTE) -> кодек (DCE) -> цифрова линия T1.

IV квадрант. Цифровата информация трябва да се предава по цифрова линия. Извършва се преобразуване от схемата за кодиране на сигнала, използвана от DTE, към схемата, използвана от връзката.

Например RS-232 (COM порт) използва полярна схема за кодиране на сигнала, а комуникационният канал използва BPRZ кодиране, което е различно от предишното. DCE, който извършва това преобразуване, се нарича канал и единица за обслужване на данни (CSU/DSU).

DCE оборудването играе важна роля при внедряването на физическия слой. Използвайки различни видове DCE функции, всяка информация (аналогова или цифрова) може да бъде приведена във форма, съвместима с всеки комуникационен канал (теснолентов или широколентов).

Модулация (лат. modulatio - измерение, измерение) е процесът на промяна на един или повече параметри на високочестотно модулирано трептене според закона на нискочестотно информационно съобщение (сигнал). В резултат на това спектърът на управляващия сигнал се прехвърля във високочестотната област, тъй като за ефективно излъчване в космоса е необходимо всички приемащи и предавателни устройства да работят на различни честоти и да не си „пречат“ едно на друго. Това е процес на "приземяване" на информационно трептене върху предварително известен носител. Преданата информация се съдържа в управляващия сигнал. Ролята на носител на информация се изпълнява от високочестотно трептене, наречено носеща вълна. Като носител могат да се използват трептения с различна форма (правоъгълни, триъгълни и др.), но най-често се използват хармонични трептения. В зависимост от това кой от параметрите на носещото трептене се променя, се разграничава видът на модулацията (амплитуда, честота, фаза и др.). Модулацията с дискретен сигнал се нарича цифрова модулация или манипулация.

Аналогова модулация

Амплитудна модулация (AM)

Амплитудна модулация с единична странична лента (SSB - единична странична лента AM)

Балансирана амплитудна модулация (BAM) - AM с потискане на носителя

Квадратурна модулация (QAM)

Ъглова модулация

Честотна модулация (FM)

Линейна честотна модулация (chirp)

Фазова модулация (PM)

Сигнална кодова модулация (SCM), в английската версия Signal Code Modulation (SCM)

Сигма-делта модулация (∑Δ)

Цифрова модулация

Импулсна модулация

Импулсно кодова модулация (PCM или импулсно кодова модулация)

Широчинно-импулсна модулация (PWM)

Амплитудна модулация на импулса (PAM)

Честотна импулсна модулация (PFM)

Импулсна фазова модулация (PPM)

Може да е полезно да прочетете: