Lezione n. 8
Caratteristiche dei canali informativi
Un canale informativo può essere caratterizzato anche da tre parametri corrispondenti: tempo di utilizzo del canale Tk, la larghezza di banda delle frequenze trasmesse dal canaleFke la gamma dinamica del canaleNon socaratterizzando la sua capacità di trasmettere diversi livelli di segnale.
La quantità si chiama capacità canale.
La trasmissione non distorta dei segnali è possibile solo se il volume del segnale "si adatta" alla capacità del canale.
Quindi, condizione generale il coordinamento del segnale con il canale di trasmissione dell'informazione è determinato dalla relazione
La relazione esprime però una condizione necessaria ma non sufficiente per far corrispondere il segnale al canale. Una condizione sufficiente è l’accordo su tutti i parametri:
Per un canale di informazione vengono utilizzati i seguenti concetti: velocità di input delle informazioni, velocità di trasmissione delle informazioni e capacità del canale.
Sotto la velocità di input delle informazioni (flusso di informazioni) IO ( X ) comprendere la quantità media di informazioni immesse da una fonte di messaggio in un canale di informazione per unità di tempo. Questa caratteristica dell'origine del messaggio è determinata solo dalle proprietà statistiche dei messaggi.
Velocità di trasferimento delle informazioni IO ( Z , Y ) – la quantità media di informazioni trasmesse su un canale per unità di tempo. Dipende dalle proprietà statistiche del segnale trasmesso e dalle proprietà del canale.
Larghezza di banda C – la massima velocità di trasmissione delle informazioni teoricamente raggiungibile per un dato canale. Questa è una caratteristica del canale e non dipende dalle statistiche del segnale.
Il throughput del canale informativo è determinato da due parametri: profondità di bit e frequenza. È proporzionale al loro prodotto.
Profondità di bit chiamato importo massimo informazioni che possono essere inserite contemporaneamente nel canale.
Frequenza mostra quante volte le informazioni possono essere inserite in un canale nell'unità di tempo.
La capacità del canale di posta è enorme. Pertanto, quando si invia, ad esempio, un disco laser tramite posta, è possibile inserire contemporaneamente più di 600 MB di informazioni nel canale. Allo stesso tempo, la frequenza del canale di posta è molto bassa: la posta viene rimossa dalle cassette non più di cinque volte al giorno.
Il canale delle informazioni telefoniche è a un bit: allo stesso tempo lungo il cavo telefonico può essere inviata un'unità (corrente, impulso) o uno zero. La frequenza di questo canale può raggiungere decine e centinaia di migliaia di cicli al secondo. Questa proprietà della rete telefonica ne consente l'utilizzo per la comunicazione tra computer.
Con l'obiettivo del massimo utilizzo efficace canale di informazione, è necessario adottare misure per garantire che la velocità di trasmissione delle informazioni sia il più vicino possibile alla capacità del canale. Allo stesso tempo, la velocità di input delle informazioni non deve superare la capacità del canale, altrimenti non tutte le informazioni verranno trasmesse sul canale.
Questa è la condizione principale per il coordinamento dinamico della fonte del messaggio e del canale informativo.
Uno dei problemi principali nella teoria della trasmissione delle informazioni è determinare la dipendenza della velocità e della capacità di trasmissione delle informazioni dai parametri del canale e dalle caratteristiche dei segnali e delle interferenze. Queste domande furono studiate approfonditamente per la prima volta da K. Shannon.
1. Metodi per aumentare l'immunità al rumore
La base di tutti i metodi per aumentare l'immunità al rumore dei sistemi informativi è l'uso di alcune differenze tra il segnale utile e l'interferenza. Pertanto, per combattere le interferenze, sono necessarie informazioni a priori sulle proprietà dell'interferenza e del segnale.
Attualmente sono noti numerosi modi per aumentare l'immunità al rumore dei sistemi. È conveniente dividere questi metodi in due gruppi.
IOgruppo – in base alla scelta del metodo di trasmissione del messaggio.
IIgruppo – associato alla costruzione di ricevitori resistenti al rumore.
Un modo semplice e applicabile per aumentare l'immunità al rumore è aumento del rapporto segnale/rumore aumentando la potenza del trasmettitore. Ma questo metodo potrebbe non essere economicamente vantaggioso, poiché è associato ad un aumento significativo della complessità e del costo delle apparecchiature. Inoltre, un aumento della potenza di trasmissione è accompagnato da un aumento dell'effetto di interferenza di un dato canale sugli altri.
Un modo importante per aumentare l'immunità al rumore della trasmissione continua del segnale è scelta razionale del tipo di modulazione segnali. Utilizzando tipi di modulazione che forniscono una significativa espansione della banda di frequenza del segnale, è possibile ottenere un aumento significativo dell'immunità ai disturbi di trasmissione.
Un modo radicale per aumentare l'immunità al rumore della trasmissione del segnale discreto consiste nell'utilizzare codici speciali anti-jamming . In questo caso, esistono due modi per aumentare l'immunità al rumore dei codici:
1. Selezione di metodi di trasmissione che forniscano meno probabilità di corruzione del codice;
2. Aumento delle proprietà correttive delle combinazioni di codici. Questo percorso è associato all'uso di codici che consentono di rilevare ed eliminare le distorsioni nelle combinazioni di codici. Questo metodo di codifica è associato all'introduzione di simboli aggiuntivi e ridondanti nel codice, che è accompagnato da un aumento del tempo di trasmissione o della frequenza di trasmissione dei simboli del codice.
Una maggiore immunità al rumore di trasmissione può essere ottenuta anche ritrasmettendo lo stesso messaggio. Sul lato ricevente, i messaggi ricevuti vengono confrontati e quelli con il maggior numero di corrispondenze vengono accettati come veri. Per eliminare l'incertezza nell'elaborazione delle informazioni ricevute e garantire la selezione secondo il criterio maggioritario, il messaggio deve essere ripetuto almeno tre volte. Questo metodo per aumentare l'immunità al rumore è associato all'aumento del tempo di trasmissione.
I sistemi con trasmissione ripetuta di informazioni discrete sono suddivisi in sistemi con somma di gruppo, in cui il confronto viene effettuato tramite combinazioni di codici, e sistemi con somma carattere per carattere, in cui il confronto viene effettuato tramite simboli di combinazioni di codici. Il controllo carattere per carattere è più efficiente del controllo di gruppo.
Un tipo di sistema in cui si ottiene una maggiore immunità al rumore aumentando il tempo di trasmissione sono i sistemi con feedback. Se ci sono distorsioni nei messaggi trasmessi, le informazioni che arrivano attraverso il canale inverso assicurano che la trasmissione venga ripetuta. La presenza di un canale di ritorno porta alla complessità del sistema. Tuttavia, a differenza dei sistemi con ripetizione della trasmissione, nei sistemi con retroazione la ripetizione della trasmissione avverrà solo se vengono rilevate distorsioni nel segnale trasmesso, cioè la ridondanza sembra essere complessivamente inferiore.
Ricezione resistente al rumore consiste nell'utilizzare la ridondanza, nonché le informazioni a priori sui segnali e sulle interferenze, per risolvere il problema di ricezione in modo ottimale: rilevare un segnale, distinguere segnali o ripristinare messaggi. Attualmente, l'apparato della teoria delle decisioni statistiche è ampiamente utilizzato per sintetizzare i ricevitori ottimali.
Gli errori del ricevitore diminuiscono all'aumentare del rapporto segnale-rumore all'ingresso del ricevitore. A questo proposito, il segnale ricevuto viene spesso preelaborato per aumentare il rapporto tra la componente utile e l'interferenza. Tali metodi di preelaborazione del segnale includono il metodo SHOW (una combinazione di un amplificatore a banda larga, un limitatore e un amplificatore a banda stretta), la selezione del segnale per durata, il metodo di compensazione delle interferenze, il metodo di filtraggio, il metodo di correlazione, il metodo di accumulo, ecc.
2. Mezzi tecnici moderni per lo scambio di dati e apparecchiature per la formazione di canali
Il ricevitore può essere un computer, un terminale o qualche tipo di dispositivo digitale.
Per garantire il trasferimento delle informazioni dal computer alla comunicazione
Potrebbe trattarsi di un file di database, una tabella, una risposta a una query, un testo o un'immagine.
A cui inviare messaggi reti di computer Vengono utilizzati vari tipi di canali di comunicazione. I più comuni sono i canali telefonici dedicati e i canali speciali per la trasmissione di informazioni digitali. Vengono utilizzati anche canali e canali radio comunicazioni satellitari.
A questo riguardo si distinguono le LAN, dove come mezzo di trasmissione vengono utilizzati doppini intrecciati, cavi coassiali e cavi in fibra ottica.
Per garantire il trasferimento di informazioni dal computer all'ambiente di comunicazione, è necessario coordinare i segnali dell'interfaccia interna del computer con i parametri dei segnali trasmessi attraverso i canali di comunicazione. In questo caso è necessario eseguire sia l'abbinamento fisico (forma, ampiezza e durata del segnale) che l'abbinamento del codice.
Dispositivi tecnici, vengono chiamati l'esecuzione delle funzioni di accoppiamento di un computer con i canali di comunicazione adattatori O adattatori di rete. Un adattatore fornisce l'accoppiamento con un computer di un canale di comunicazione. Oltre agli adattatori a canale singolo, vengono utilizzati anche dispositivi multicanale: multiplexer di trasmissione dati o semplicemente multiplexer.
Multiplexer per trasmissione dati – un dispositivo per interfacciare un computer con più canali di comunicazione.
I multiplexer per la trasmissione dei dati furono utilizzati nei sistemi di teleelaborazione: il primo passo verso la creazione di reti di computer. Successivamente, con l'emergere di reti con configurazioni complesse e un gran numero di sistemi di abbonati, si iniziarono ad utilizzare speciali processori di comunicazione per implementare le funzioni di interfaccia.
Come accennato in precedenza, per trasmettere informazioni digitali su un canale di comunicazione, è necessario convertire un flusso di bit in canali analogici e, quando si ricevono informazioni da un canale di comunicazione in un computer, eseguire l'azione opposta: convertire i segnali analogici in un flusso di bit che il computer può elaborare. Tali trasformazioni vengono eseguite da un dispositivo speciale - modem.
Modem– un dispositivo che esegue la modulazione e demodulazione dei segnali di informazione durante la loro trasmissione da un computer a un canale di comunicazione e quando li riceve in un computer da un canale di comunicazione.
Il componente più costoso di una rete di computer è il canale di comunicazione. Pertanto, quando si costruiscono più reti di computer, si cerca di risparmiare sui canali di comunicazione commutando diversi canali di comunicazione interni su uno esterno. Per eseguire le funzioni di commutazione, vengono utilizzati dispositivi speciali: hub.
Centro– un dispositivo che commuta diversi canali di comunicazione in uno solo attraverso la divisione della frequenza.
In una LAN, dove il mezzo fisico di trasmissione è un cavo di lunghezza limitata, vengono utilizzati dispositivi speciali per aumentare la lunghezza della rete: Ripetitori.
Ripetitore– un dispositivo che garantisce la conservazione della forma e dell'ampiezza del segnale quando lo si trasmette su una distanza maggiore di quella fornita da questo tipo di mezzo di trasmissione fisica.
Ci sono ripetitori locali e remoti. Locale i ripetitori consentono di connettere frammenti di rete situati a una distanza massima di 50 me a distanza– fino a 2000 mt.
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Topologia Sistema di relazioni tra componenti Rete Windows. Quando applicata alla replica di Active Directory, la topologia si riduce all'insieme di connessioni utilizzate dai controller di dominio per comunicare tra loro.
(1) Le reti informatiche implementano l'elaborazione delle informazioni
parallelo
Locale
●distribuito
bidirezionale
(1)L'indirizzo della pagina web da visualizzare in un browser inizia con:
COMBINAZIONE LAN
Ragioni per combinare le LAN
Un sistema LAN creato in una certa fase di sviluppo nel tempo cessa di soddisfare le esigenze di tutti gli utenti, quindi sorge il problema della sua espansione. funzionalità. Potrebbe essere necessario unire all'interno di un'azienda diverse LAN apparse in tempi diversi nei suoi vari reparti e filiali, almeno per organizzare lo scambio di dati con altri sistemi. Il problema dell'espansione della configurazione della rete può essere risolto sia all'interno di uno spazio limitato che con l'accesso all'ambiente esterno.
Il desiderio di accedere a determinate risorse informative può richiedere la connessione di una LAN a reti di livello superiore.
Nella versione più semplice, il consolidamento della LAN è necessario per espandere la rete nel suo insieme, ma le capacità tecniche della rete esistente sono esaurite e non è possibile connettersi ad essa con nuovi abbonati. Puoi solo creare un'altra LAN e unirla a una esistente, utilizzando uno dei metodi elencati di seguito.
Metodi per combinare le LAN
Ponte. L'opzione più semplice per combinare una LAN è combinare reti identiche in uno spazio limitato. Il mezzo di trasmissione fisico impone restrizioni sulla lunghezza del cavo di rete. All'interno della lunghezza consentita, viene creato un segmento di rete: un segmento di rete. Per combinare segmenti di rete, vengono utilizzati ponti.
Ponte- un dispositivo che collega due reti utilizzando gli stessi metodi di trasferimento dati.
Le reti che il bridge connette devono avere gli stessi livelli di rete del modello di interazione dei sistemi aperti; i livelli inferiori possono presentare alcune differenze;
Per la rete computer personale bridge: un computer separato con software speciale e apparecchiature aggiuntive. Un bridge può connettere reti di topologie diverse, ma che eseguono lo stesso tipo di sistemi operativi di rete.
I bridge possono essere locali o remoti.
Locale I bridge collegano le reti situate in un'area limitata all'interno di un sistema esistente.
Eliminato I bridge collegano reti geograficamente disperse utilizzando canali di comunicazione e modem esterni.
I ponti locali, a loro volta, sono divisi in interni ed esterni.
Domestico i bridge si trovano solitamente su uno dei computer di una determinata rete e combinano la funzione di bridge con la funzione di computer dell'abbonato. L'espansione delle funzioni viene effettuata installando una scheda di rete aggiuntiva.
Esterno i bridge implicano l'uso di un computer separato con un software speciale per svolgere le loro funzioni.
Router (router). Una rete complessa, che è una connessione di più reti, richiede un dispositivo speciale. Il compito di questo dispositivo è inviare un messaggio al destinatario sulla rete desiderata. Questo dispositivo si chiama m router.
Un router, o router, è un dispositivo che collega reti di diverso tipo, ma utilizza lo stesso sistema operativo.
Il router svolge le sue funzioni su livello di rete, quindi dipende dai protocolli di comunicazione, ma non dipende dal tipo di rete. Utilizzando due indirizzi: l'indirizzo di rete e l'indirizzo host, il router seleziona in modo univoco una stazione di rete specifica.
Esempio 6.7.È necessario stabilire una connessione con un abbonato alla rete telefonica situato in un'altra città. Innanzitutto, viene composto l'indirizzo della rete telefonica di questa città: il prefisso. Quindi - l'indirizzo del nodo di questa rete - numero di telefono abbonato Funzioni Il router viene eseguito da apparecchiature PBX.
Il router può anche scegliere il percorso migliore per trasmettere un messaggio a un utente della rete, filtrare le informazioni che lo attraversano, inviando a una delle reti solo le informazioni ad essa indirizzate.
Inoltre, il router fornisce il bilanciamento del carico nella rete reindirizzando i flussi di messaggi su canali di comunicazione liberi.
Porta. Per combinare LAN di tipi completamente diversi, che operano con protocolli significativamente diversi, vengono forniti "dispositivi speciali - gateway.
Un gateway è un dispositivo che consente di organizzare lo scambio di dati tra due reti utilizzando protocolli di comunicazione diversi.
Il gateway svolge le sue funzioni a livelli superiori al livello di rete. Non dipende dal mezzo trasmissivo utilizzato, ma dipende dai protocolli di scambio dati utilizzati. In genere un gateway effettua la conversione tra due protocolli.
Utilizzando i gateway, è possibile connettere una rete locale al computer host, nonché connettere una rete locale a una globale.
Esempio 6.8.È necessario unire le reti locali situate in diverse città. Questo problema può essere risolto utilizzando una rete dati globale. Una rete di questo tipo è una rete a commutazione di pacchetto basata sul protocollo X.25. Utilizzando un gateway, la rete locale è connessa alla rete X.25. Il gateway esegue le necessarie conversioni di protocollo e garantisce lo scambio di dati tra le reti.
Bridge, router e persino gateway sono costruiti sotto forma di schede installate nei computer. Possono svolgere le loro funzioni sia nella modalità di separazione completa delle funzioni, sia nella modalità di combinazione con le funzioni di una postazione di lavoro in rete di computer.
(1) Un computer che dispone di 2 schede di rete ed è progettato per connettere reti è chiamato:
Router
Amplificatore
Interruttore
(1) Un dispositivo che commuta più canali di comunicazione in uno solo mediante divisione di frequenza è chiamato...
ripetitore
●mozzo
multiplexer di trasmissione dati
IMPLEMENTAZIONE HARDWARE DEL TRASFERIMENTO DATI
Metodi di trasmissione delle informazioni digitali
I dati digitali vengono trasmessi lungo il conduttore modificando la tensione corrente: nessuna tensione - "O", c'è tensione - "1". Esistono due modi per trasmettere informazioni su un mezzo di trasmissione fisico: digitale e analogico.
Appunti: 1. Se tutti gli abbonati di una rete di computer trasmettono dati su un canale alla stessa frequenza, viene chiamato tale canale banda stretta(passa una frequenza).
2. Se ciascun abbonato opera sulla propria frequenza su un canale, viene chiamato tale canale banda larga(passa molte frequenze). L'utilizzo dei canali a banda larga consente di risparmiare sulla loro quantità, ma complica il processo di gestione dello scambio dati.
A digitale O metodo di trasmissione a banda stretta(Fig. 6.10) i dati vengono trasmessi nella loro forma naturale su un'unica frequenza. Il metodo a banda stretta consente la trasmissione solo di informazioni digitali, garantisce che solo due utenti alla volta possano utilizzare il mezzo di trasmissione e consente il funzionamento normale solo su una distanza limitata (lunghezza della linea di comunicazione non superiore a 1000 m). Allo stesso tempo, il metodo di trasmissione a banda stretta fornisce elevate velocità di scambio dati - fino a 10 Mbit/s e consente di creare reti di computer facilmente configurabili. La stragrande maggioranza delle reti locali utilizza la trasmissione a banda stretta.
Riso. 6.10. Modo digitale trasferimenti
Analogico Il metodo di trasmissione digitale dei dati (Fig. 6.11) fornisce la trasmissione a banda larga attraverso l'uso di segnali di diverse frequenze portanti in un canale.
Con il metodo di trasmissione analogico, i parametri del segnale della frequenza portante vengono controllati per la trasmissione di dati digitali sul canale di comunicazione.
Il segnale della frequenza portante è un'oscillazione armonica descritta dall'equazione: "
A r =A r max sin(atf+9 0),
dove Xmax è l'ampiezza delle oscillazioni; frequenza di co-oscillazione; T- tempo; f 0 - fase iniziale delle oscillazioni.
È possibile trasmettere dati digitali su un canale analogico controllando uno dei parametri del segnale della frequenza portante: ampiezza, frequenza o fase. Poiché è necessario trasmettere i dati in forma binaria (una sequenza di uno e zero), si possono proporre i seguenti metodi di controllo (modulazione): ampiezza, frequenza, fase.
Il modo più semplice per comprendere il principio è ampiezza modulazione: "O" - nessun segnale, cioè nessuna oscillazione della frequenza portante; "1" - presenza di un segnale, ad es. presenza di oscillazioni della frequenza portante. Ci sono oscillazioni - una, nessuna oscillazione - zero (Fig. 6.11 UN).
Frequenza la modulazione prevede la trasmissione dei segnali 0 e 1 a frequenze diverse. Passando da 0 a 1 e da 1 a 0, il segnale della frequenza portante cambia (Fig. 6.116).
La cosa più difficile da capire è fase modulazione. La sua essenza è che quando si passa da 0 a 1 e da 1 a 0, la fase delle oscillazioni cambia, ad es. la loro direzione (Fig. 6.11 V).
Viene utilizzato anche nelle reti gerarchiche di alto livello, globali e regionali trasmissione a banda larga, che prevede che ciascun abbonato operi sulla propria frequenza all'interno di un canale. Ciò consente l'interazione grandi quantità abbonati ad elevate velocità di trasferimento dati.
La trasmissione a banda larga consente di combinare la trasmissione di dati digitali, immagini e suoni in un unico canale, che è un requisito necessario dei moderni sistemi multimediali.
Esempio 6.5. Un tipico canale analogico è un canale telefonico. Quando l'abbonato solleva il ricevitore, sente un segnale sonoro uniforme: questo è il segnale della frequenza portante. Poiché si trova nella gamma delle frequenze audio, viene chiamato segnale di tono. Per trasmettere la voce su un canale telefonico è necessario controllare il segnale della frequenza portante per modularlo. I suoni captati dal microfono vengono convertiti in segnali elettrici che, a loro volta, modulano il segnale della frequenza portante. Quando si trasmettono informazioni digitali, il controllo viene effettuato dai byte di informazioni: una sequenza di uno e zero.
Hardware
Per garantire il trasferimento di informazioni dal computer all'ambiente di comunicazione, è necessario coordinare i segnali dell'interfaccia interna del computer con i parametri dei segnali trasmessi attraverso i canali di comunicazione. In questo caso è necessario eseguire sia l'abbinamento fisico (forma, ampiezza e durata del segnale) che l'abbinamento del codice.
Vengono chiamati dispositivi tecnici che svolgono le funzioni di interfaccia di un computer con canali di comunicazione adattatori O adattatori di rete. Un adattatore fornisce l'accoppiamento con un computer di un canale di comunicazione.
Riso. 6.11. Metodi di trasmissione di informazioni digitali su un segnale analogico: UN- modulazione d'ampiezza; B- frequenza; V- fase
Oltre agli adattatori a canale singolo vengono utilizzati anche dispositivi multicanale - multiplexer di trasmissione dati o semplicemente multiplexer.
Multiplexer per trasmissione dati- un dispositivo per interfacciare un computer con più canali di comunicazione.
I multiplexer per la trasmissione dei dati furono utilizzati nei sistemi di teleelaborazione: il primo passo verso la creazione di reti di computer. Successivamente, con l'emergere di reti con configurazioni complesse e un gran numero di sistemi di abbonati, si iniziarono ad utilizzare speciali processori di comunicazione per implementare le funzioni di interfaccia.
Come accennato in precedenza, per trasmettere informazioni digitali su un canale di comunicazione, è necessario convertire un flusso di bit in segnali analogici e, quando si ricevono informazioni dal canale di comunicazione a un computer, eseguire l'azione opposta: convertire i segnali analogici in un flusso di bit che il computer può elaborare. Tali trasformazioni vengono eseguite da un dispositivo speciale - mangiare mod.
Modem- un dispositivo che modula e demodula i segnali di informazione durante la loro trasmissione da un computer a un canale di comunicazione e quando li riceve da un canale di comunicazione a un computer.
Il componente più costoso di una rete di computer è il canale di comunicazione. Pertanto, quando si costruiscono più reti di computer, si cerca di risparmiare sui canali di comunicazione commutando diversi canali di comunicazione interni su uno esterno. Per eseguire le funzioni di commutazione, vengono utilizzati dispositivi speciali: hub.
Centro- un dispositivo che commuta diversi canali di comunicazione in uno solo attraverso la divisione della frequenza.
In una LAN, dove il mezzo fisico di trasmissione è un cavo di lunghezza limitata, vengono utilizzati dispositivi speciali per aumentare la lunghezza della rete: Ripetitori.
Ripetitore- un dispositivo che garantisce la conservazione della forma e dell'ampiezza del segnale quando lo si trasmette su una distanza maggiore di quella fornita da questo tipo di mezzo di trasmissione fisica.
Ci sono ripetitori locali e remoti. Locale i ripetitori consentono di connettere frammenti di rete situati a una distanza massima di 50 me a distanza- fino a 2000 mt.
Caratteristiche della rete di comunicazione
Per valutare la qualità di una rete di comunicazione, è possibile utilizzare le seguenti caratteristiche:
■ velocità di trasmissione dei dati sul canale di comunicazione;
■ capacità del canale di comunicazione;
■ affidabilità del trasferimento delle informazioni;
■ affidabilità del canale di comunicazione e dei modem.
Velocità di trasferimento dati su un canale di comunicazione viene misurato dal numero di bit di informazione trasmessi per unità di tempo - un secondo.
Ricordare! L'unità di velocità di trasferimento dei dati è bit al secondo.
Nota. L'unità di misura della velocità più utilizzata è il baud. Baud è il numero di cambiamenti di stato del mezzo di trasmissione al secondo. COSÌ Come ogni cambiamento di stato può quindi corrispondere a più bit di dati vero velocità dentro bit al secondo può superare la velocità di trasmissione.
La velocità di trasferimento dei dati dipende dal tipo e dalla qualità del canale di comunicazione, dal tipo di modem utilizzati e dal metodo di sincronizzazione adottato.
Pertanto, per i modem asincroni e un canale di comunicazione telefonica, l'intervallo di velocità è 300 - 9600 bps e per i modem sincroni - 1200 - 19200 bps.
Per gli utenti delle reti di computer, ciò che conta non sono i bit astratti al secondo, ma le informazioni, la cui unità di misura sono i byte o i caratteri. Pertanto, una caratteristica più conveniente di un canale è la sua portata, che è stimato dal numero di caratteri trasmessi sul canale per unità di tempo - un secondo. In questo caso, tutti i caratteri di servizio vengono inclusi nel messaggio. Il throughput teorico è determinato dalla velocità di trasferimento dei dati. La velocità effettiva dipende da una serie di fattori, tra cui il metodo di trasmissione, la qualità del canale di comunicazione, le sue condizioni operative e la struttura del messaggio.
Ricordare! L'unità di misura per la capacità del canale di comunicazione è la cifra al secondo.
Caratteristica essenziale sistema di comunicazione qualsiasi rete lo è affidabilità informazioni trasmesse. Poiché le decisioni sull'uno o l'altro corso del processo vengono prese in base all'elaborazione delle informazioni sullo stato dell'oggetto di controllo, il destino dell'oggetto può in definitiva dipendere dall'affidabilità delle informazioni. L'affidabilità della trasmissione delle informazioni viene valutata come il rapporto tra il numero di caratteri trasmessi erroneamente e il numero totale di caratteri trasmessi. Il livello di affidabilità richiesto deve essere fornito sia dall'apparecchiatura che dal canale di comunicazione. Non è opportuno utilizzare apparecchiature costose se il canale di comunicazione non soddisfa i requisiti necessari in termini di affidabilità. *
Ricordare! Unità di affidabilità: numero di errori per segno - errori/segno.
Per le reti di computer, questo indicatore dovrebbe essere compreso tra 10 -6 - 10~ 7 errori/segno, ad es. È consentito un errore per milione di caratteri trasmessi o per dieci milioni di caratteri trasmessi.
Finalmente, affidabilità Il sistema di comunicazione è determinato dalla percentuale di tempo in buone condizioni rispetto al tempo di funzionamento totale o dal tempo medio tra i guasti. La seconda caratteristica consente di valutare più efficacemente l'affidabilità del sistema.
Ricordare! Unità di misura dell'affidabilità: tempo medio tra guasti - ora.
Per le reti di computer, il tempo medio tra i guasti deve essere piuttosto elevato e ammontare ad almeno diverse migliaia di ore.
226 CAPITOLO 6. RETI DI CALCOLATORI
6.3. RETI INFORMATIVE LOCALI
Caratteristiche dell'organizzazione della LAN
Topologie LAN tipiche e metodi di accesso
Fusione LAN
CARATTERISTICHE DELL'ORGANIZZAZIONE LAN
Gruppi funzionali di dispositivi in rete
Lo scopo principale di qualsiasi rete di computer è fornire informazioni e risorse informatiche utenti ad esso collegati.
Da questo punto di vista una rete locale può essere considerata come un insieme di server e postazioni di lavoro.
server- un computer connesso alla rete e che fornisce i suoi vantaggi fornitori di determinati servizi.
Server può eseguire l'archiviazione dei dati, la gestione del database, l'elaborazione remota dei lavori, la stampa dei lavori e una serie di altre funzioni di cui gli utenti della rete potrebbero aver bisogno. Il server è la fonte delle risorse di rete.
Stazione di lavoro- un personal computer connesso a una rete attraverso la quale l'utente accede alle sue risorse.
Stazione di lavoro La rete funziona sia in modalità di rete che locale. È dotato di un proprio sistema operativo (MS DOS, Windows, ecc.) e fornisce all'utente tutti gli strumenti necessari per la risoluzione dei problemi applicati.
Particolare attenzione dovrebbe essere prestata a uno dei tipi di server: file server(File server). Nella terminologia comune viene accettato il nome abbreviato: file server.
Il file server memorizza i dati degli utenti della rete e fornisce loro l'accesso a questi dati. Questo è un computer ad alta capacità memoria ad accesso casuale, dischi rigidi ad alta capacità e unità aggiuntive su nastro magnetico (streaming).
Funziona con uno speciale sistema operativo che fornisce l'accesso simultaneo ai dati presenti su di esso da parte degli utenti della rete.
Il file server esegue le seguenti funzioni: memorizzazione dei dati, archiviazione dei dati, sincronizzazione delle modifiche dei dati da parte di diversi utenti, trasferimento dei dati.
Per molte attività, l'utilizzo di un singolo file server non è sufficiente. Successivamente è possibile includere più server nella rete. È anche possibile utilizzare minicomputer come file server.
Gestire l'interazione dei dispositivi sulla rete
Sistemi di informazione, costruiti sulla base di reti di computer, forniscono la soluzione ai seguenti compiti: archiviazione dei dati, elaborazione dei dati, organizzazione dell'accesso degli utenti ai dati, trasferimento dei dati e dei risultati dell'elaborazione dei dati agli utenti.
Nei sistemi di elaborazione centralizzati, queste funzioni erano eseguite dal computer centrale (Mainframe, Host).
Le reti di computer implementano l'elaborazione distribuita dei dati. Il trattamento dei dati in questo caso è distribuito tra due oggetti: cliente E server.
Cliente- un'attività, una postazione di lavoro o un utente della rete di computer.
Durante l'elaborazione dei dati, il client può creare una richiesta al server per eseguire procedure complesse, leggere un file, cercare informazioni in un database, ecc.
Il server definito in precedenza soddisfa la richiesta ricevuta dal client. I risultati della richiesta vengono trasmessi al client. Il server fornisce l'archiviazione dei dati pubblici, organizza l'accesso a questi dati e trasmette i dati al client.
Il client elabora i dati ricevuti e presenta i risultati dell'elaborazione in una forma conveniente per l'utente. In linea di principio il trattamento dei dati può avvenire anche sul server. Per tali sistemi, i termini adottati sono sistemi client-server o architettura client-server.
L'architettura client-server può essere utilizzata sia in reti locali peer-to-peer che in reti con server dedicato.
Rete peer-to-peer. In una rete di questo tipo non esiste un unico centro per la gestione dell'interazione delle postazioni di lavoro e non esiste un unico dispositivo per la memorizzazione dei dati. Il sistema operativo di rete è distribuito su tutte le workstation. Ciascuna stazione di rete può svolgere le funzioni sia di client che di server. Può soddisfare le richieste di altre postazioni di lavoro e inoltrare le proprie richieste di servizio alla rete.
L'utente della rete ha accesso a tutti i dispositivi collegati ad altre stazioni (dischi, stampanti).
Vantaggi delle reti peer-to-peer: basso costo e alta affidabilità.
Svantaggi delle reti peer-to-peer:
■ dipendenza dell'efficienza della rete dal numero di stazioni;
■ complessità della gestione della rete;
■ difficoltà nel garantire la sicurezza delle informazioni;
■ difficoltà nell'aggiornamento e nel cambiamento Software stazioni. Le più popolari sono le reti peer-to-peer basate sulla rete
sistemi operativi LANtastic, NetWare Lite.
Rete con evidenziato server. In una rete con server dedicato, uno dei computer svolge le funzioni di archiviazione dei dati destinati all'utilizzo da parte di tutte le postazioni di lavoro, di gestione dell'interazione tra postazioni di lavoro e di una serie di funzioni di servizio.
Un computer di questo tipo viene solitamente chiamato server di rete. Su di esso è installato un sistema operativo di rete e tutti i dispositivi esterni condivisi sono collegati ad esso: dischi rigidi, stampanti e modem.
L'interazione tra le postazioni di lavoro su una rete viene solitamente effettuata tramite un server. L'organizzazione logica di tale rete può essere rappresentata dalla topologia stella. Il ruolo del dispositivo centrale è svolto dal server. Nelle reti a gestione centralizzata è possibile scambiare informazioni tra postazioni di lavoro, bypassando il file server. Per fare ciò, puoi utilizzare il programma NetLink. Dopo aver eseguito il programma su due postazioni di lavoro, è possibile trasferire file dal disco di una stazione al disco di un'altra (simile all'operazione di copia dei file da una directory all'altra utilizzando Norton Commander).
Vantaggi di una rete con server dedicato:
■ sistema di sicurezza delle informazioni affidabile;
■ alte prestazioni;
■ nessuna restrizione sul numero di postazioni di lavoro;
■ facilità di gestione rispetto alle reti peer-to-peer. Svantaggi della rete:
■ costo elevato dovuto all'allocazione di un computer per il server;
■ dipendenza della velocità della rete e dell'affidabilità dal server;
■ minore flessibilità rispetto ad una rete peer-to-peer.
Le reti di server dedicati sono le più comuni tra gli utenti di reti di computer. I sistemi operativi di rete per tali reti sono LANServer (IBM), Windows NT Server versioni 3.51 e 4.0 e NetWare (Novell).
(1)Le reti locali non possono essere interconnesse utilizzando...M232
porte, ponti
●hub, modem
server
router
(1)BBS è...M745
navigatore
software per lavorare su Intranet
●sistema di bacheche elettroniche su Internet
programma di manutenzione del server dell'organizzazione
(1) Elaborazione dei dati client-server, questa è l'elaborazione. M227
parallelo
localizzato
bidirezionale
●distribuito
(1)Il programma Bat consente...
caricare pagine web
●caricare e modificare l'e-mail
archiviare la posta elettronica
(1)Uno di motori di ricerca su Internet è...
(1)Internet Explorer consente...
chattare tramite protocollo IRC
●scaricare pagine web tramite protocollo http e file tramite protocollo FTP
scaricare newsgroup tramite protocollo NNTP
(1)Il cavo telefonico è opzionale...M228
ottico - alta frequenza
Cavo coassiale
fibra ottica
●coppia intrecciata
(1) Viene utilizzato il sistema Usenet...M239
registrazione degli utenti sulla rete
●per spostare le notizie tra i computer di tutto il mondo
elaborazione delle informazioni in rete
creazione di una postazione di lavoro in rete
(1)Il gruppo di discussione Usenet si chiama...M239
gruppo di server
gruppo in linea
●teleconferenza
(1)Il flusso di messaggi in una rete di dati è determinato...
capacità di memoria del canale dei messaggi
●traffico
6.1. AMBIENTE DI COMUNICAZIONE E TRASMISSIONE DATI
Scopo e classificazione delle reti di computer
Caratteristiche del processo di trasferimento dei dati
Implementazione hardware del trasferimento dati
Collegamenti dati
SCOPO E CLASSIFICAZIONE DELLE RETI INFORMATICHE
Elaborazione dati distribuita
La produzione moderna richiede elevate velocità di elaborazione delle informazioni, forme convenienti di archiviazione e trasmissione. Sono inoltre necessarie modalità dinamiche di accesso alle informazioni, modalità di ricerca dei dati in determinati intervalli di tempo; implementare complesse elaborazioni matematiche e logiche dei dati. La gestione delle grandi imprese e la gestione dell’economia a livello nazionale richiedono la partecipazione di team abbastanza grandi a questo processo. Tali gruppi possono essere localizzati in diverse zone della città, in diverse regioni del paese e persino in paesi diversi. Per risolvere i problemi di gestione che garantiscono l'attuazione della strategia economica, la velocità e la comodità dello scambio di informazioni, nonché la possibilità di una stretta interazione tra tutti i soggetti coinvolti nel processo di sviluppo delle decisioni di gestione, diventano importanti e rilevanti.
Nell'era dell'uso centralizzato dei computer con elaborazione batch delle informazioni, gli utenti di computer preferivano acquistare computer in grado di risolvere quasi tutte le classi di problemi. Tuttavia, la complessità dei problemi da risolvere è inversamente proporzionale al loro numero e ciò ha portato ad un utilizzo inefficace potenza di calcolo Computer con costi materiali significativi. Non si può ignorare il fatto che l’accesso alle risorse informatiche era difficile a causa della politica esistente di centralizzazione delle risorse informatiche in un unico luogo.
Principio centralizzato l'elaborazione dei dati (Fig. 6.1) non soddisfaceva i requisiti elevati di affidabilità del processo di elaborazione, ostacolava lo sviluppo dei sistemi e non poteva fornire i parametri temporali necessari per l'elaborazione interattiva dei dati in modalità multiutente. Un guasto a breve termine del computer centrale ha portato a conseguenze fatali per l'intero sistema, poiché è stato necessario duplicare le funzioni del computer centrale, aumentando significativamente i costi di creazione e gestione dei sistemi di elaborazione dei dati.
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Riso. 6.2. Sistema di elaborazione dati distribuito
L'emergere di piccoli computer, microcomputer e, infine, personal computer ha richiesto un nuovo approccio all'organizzazione dei sistemi di elaborazione dei dati e alla creazione di nuovi Tecnologie informatiche. È nata l'esigenza logicamente giustificata di passare dall'utilizzo di singoli computer a sistemi di elaborazione dati centralizzati a distribuito elaborazione dei dati (Fig. 6.2).
Elaborazione dati distribuita- elaborazione dei dati effettuata su computer indipendenti ma interconnessi che rappresentano un sistema distribuito.
Per implementare l'elaborazione distribuita dei dati, sono stati creati associazioni multi-macchina, la cui struttura si sviluppa in una delle seguenti direzioni:
■ sistemi informatici multimacchina (MCC);
■ reti di computer (computer).
Complesso informatico multimacchina- gruppo installato nelle vicinanze computer uniti utilizzando speciali strumenti di interfaccia ed eseguendo congiuntamente un unico processo informativo e informatico.
Nota: sottoprocessi viene compresa una certa sequenza di azioni per risolvere un problema, determinata dal programma.
I sistemi informatici multi-macchina possono essere:
Locale a condizione che i computer siano installati nella stessa stanza e non richiedano apparecchiature e canali di comunicazione speciali per l'interconnessione; a distanza, se alcuni computer del complesso sono installati a notevole distanza dal computer centrale e per la trasmissione dei dati vengono utilizzati canali di comunicazione telefonica.
Esempio 6.1.È collegato a un computer di tipo mainframe, che fornisce la modalità di elaborazione delle informazioni in batch, utilizzando un dispositivo di interfaccia mini-computer. Entrambi i computer si trovano nella stessa sala computer. Il minicomputer fornisce la preparazione e l'elaborazione preliminare dei dati, che vengono successivamente utilizzati per risolvere problemi complessi sul mainframe. Questo è un complesso locale multi-macchina.
Esempio 6.2. Tre computer sono combinati in un complesso per distribuire le attività ricevute per l'elaborazione. Uno di essi svolge una funzione di smistamento e distribuisce i compiti in base all'occupazione di uno degli altri due computer di elaborazione. Questo è un complesso locale multi-macchina.
Esempio 6.3. Un computer che raccoglie i dati per una determinata regione esegue un'elaborazione preliminare e li trasmette per un ulteriore utilizzo al computer centrale tramite un canale di comunicazione telefonica. Questo è un complesso multi-macchina remoto.
Rete di computer (computer).- un insieme di computer e terminali collegati tramite canali di comunicazione in sistema unificato, soddisfacendo i requisiti del trattamento distribuito dei dati.
Nota. Sotto sistemaè inteso come un insieme autonomo costituito da uno o più computer, software, apparecchiature periferiche, terminali, strutture di trasmissione dati, processi fisici e operatori, in grado di elaborare informazioni e svolgere funzioni di interazione con altri sistemi.
Struttura generalizzata di una rete di computer
Le reti di computer sono la forma più alta di associazioni multi-macchina. Evidenziamo le principali differenze tra una rete di computer e un complesso informatico multi-macchina.
La prima differenza è la dimensione. Un complesso informatico multimacchina comprende solitamente due, massimo tre computer, situati principalmente in una stanza. Una rete di computer può essere composta da decine e persino centinaia di computer situati a una distanza l'uno dall'altro da diversi metri a decine, centinaia e persino migliaia di chilometri.
La seconda differenza è la divisione delle funzioni tra i computer. Se in un complesso informatico multimacchina le funzioni di elaborazione dei dati, trasferimento dei dati e gestione del sistema possono essere implementate in un computer, nelle reti di computer queste funzioni sono distribuite tra diversi computer.
La terza differenza è la necessità di risolvere il problema dell'instradamento dei messaggi nella rete. Un messaggio da un computer all'altro della rete può essere trasmesso lungo percorsi diversi a seconda dello stato dei canali di comunicazione che collegano i computer tra loro.
La combinazione di apparecchiature informatiche, apparecchiature di comunicazione e canali di trasmissione dati in un unico complesso pone requisiti specifici da parte di ciascun elemento di un'associazione multi-macchina e richiede anche la formazione di uno speciale terminologia.
Abbonati alla rete- oggetti che generano o consumano informazioni sulla rete.
Iscritti le reti possono essere singoli computer, complessi di computer, terminali, robot industriali, macchine a controllo numerico, ecc. Qualsiasi abbonato della rete si connette alla stazione.
Stazione- apparecchiature che svolgono funzioni relative alla trasmissione e alla ricezione di informazioni.
Di solito viene chiamato l'insieme di abbonato e stazione sistema di abbonati. Per organizzare l'interazione degli abbonati è necessario un mezzo di trasmissione fisico.
Mezzo di trasmissione fisica: linee di comunicazione o spazio in cui si propagano i segnali elettrici e apparecchiature di trasmissione dei dati.
Sulla base del mezzo di trasmissione fisico, è costruito rete di comunicazione, che garantisce il trasferimento di informazioni tra i sistemi di abbonati.
Questo approccio ci consente di considerare qualsiasi rete di computer come un insieme di sistemi di abbonati e una rete di comunicazione. La struttura generalizzata di una rete di computer è mostrata in Fig. 6.3.
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Riso. 6.3. Struttura generalizzata di una rete di computer
Classificazione delle reti di computer
A seconda dell'ubicazione territoriale dei sistemi di abbonamento, le reti informatiche possono essere suddivise in tre classi principali:
■ reti globali (WAN - Wide Area Network);
■ reti regionali (MAN – Metropolitan Area Network);
■ reti locali (LAN - Local Area Network).
Globale La rete informatica unisce abbonati situati in diversi paesi e in diversi continenti. L'interazione tra gli abbonati di tale rete può essere effettuata sulla base di linee di comunicazione telefonica, comunicazioni radio e sistemi di comunicazione satellitare. Le reti informatiche globali risolveranno il problema di unire le risorse informative di tutta l'umanità e di organizzare l'accesso a queste risorse.
Regionale Una rete di computer collega gli abbonati situati a notevole distanza l'uno dall'altro. Può includere abbonati all'interno di una grande città, regione economica o singolo paese. In genere, la distanza tra gli abbonati di una rete informatica regionale varia da decine a centinaia di chilometri.
Locale Una rete di computer unisce gli abbonati situati in una piccola area. Attualmente non esistono vincoli specifici sulla dispersione territoriale degli abbonati alla rete locale. Tipicamente, tale rete è collegata a una posizione specifica. La classe delle reti di computer locali comprende reti di imprese, aziende, banche, uffici, ecc. La lunghezza di tale rete può essere limitata a 2 - 2,5 km.
La combinazione di reti informatiche globali, regionali e locali consente di creare gerarchie multirete. Forniscono mezzi potenti ed economici per elaborare enormi quantità di informazioni e accedere a risorse informative limitate. Nella fig. 6.4 mostra una delle possibili gerarchie delle reti di computer. Le reti di computer locali possono essere incluse come componenti di una rete regionale, le reti regionali possono essere unite come parte di una rete globale e, infine, le reti globali possono anche formare strutture complesse
Riso. 6.4. Gerarchia delle reti di computer
Esempio 6.4. La rete informatica Internet è la rete globale più popolare. È costituito da molte reti vagamente connesse. All'interno di ciascuna rete che fa parte di Internet esiste una specifica struttura di comunicazione e una specifica disciplina di gestione. All'interno di Internet, la struttura e i metodi di connessione tra varie reti non hanno alcun significato per un utente specifico.
I personal computer, divenuti ormai un elemento indispensabile di qualsiasi sistema di controllo, hanno portato ad un boom nella creazione di reti informatiche locali. Ciò, a sua volta, ha reso necessario lo sviluppo di nuove tecnologie dell’informazione.
La pratica dell'utilizzo dei personal computer in vari rami della scienza, della tecnologia e della produzione ha dimostrato che la massima efficienza derivante dall'introduzione della tecnologia informatica non è fornita dai singoli PC autonomi, ma dalle reti di computer locali.
(1)Gli abbonati alla rete sono... M205.
amministratori di rete
Utenti di PC
●oggetti che generano o consumano informazioni di rete
apparecchiature di comunicazione
(1) Gli abbonati alla rete non possono essere...M205
●complessi informatici (possono)
Terminali (lattina)
singoli computer (potrebbero)
utenti finali
(1) Il server di rete è un computer...M226 (il server è la fonte delle risorse di rete)
con la frequenza del processore più alta
fornendo accesso alla tastiera e al monitor
con la maggiore quantità di memoria
●fornire accesso alle risorse
(1)Il server FTP è...M240
un computer che contiene file destinati all'amministratore di rete
un computer che contiene informazioni per l'organizzazione di teleconferenze
server aziendale
●un computer che contiene file destinati all'accesso pubblico
(1)Il protocollo SMTP è progettato per...
(Protocollo SMTP Un componente della suite di protocolli TCP/IP; questo protocollo controlla lo scambio di messaggi E-mail tra agenti di trasferimento di messaggi.
Protocollo POP3 Un protocollo popolare per la ricezione di messaggi di posta elettronica. Questo protocollo viene spesso utilizzato dai fornitori di servizi Internet. I server POP3 consentono l'accesso solo a una casella di posta, a differenza dei server IMAP che consentono l'accesso a più cartelle sul server.
Set ampiamente utilizzato su Internet protocolli di rete, che supporta la comunicazione tra reti interconnesse costituite da computer con architetture diverse e con sistemi operativi diversi. Il protocollo TCP/IP include standard per la comunicazione tra computer e convenzioni per la connessione di reti e regole per l'instradamento dei messaggi.)
Chiacchierando
●Invio di e-mail
navigare su Internet
Email Ricevute
(1) Il metodo di comunicazione più efficace per trasmettere il traffico informatico è...
●Pacchetti M220
messaggi
tutti ugualmente efficaci
In questo articolo considereremo i principali metodi di commutazione nelle reti.
Nel tradizionale reti telefoniche, la comunicazione tra gli abbonati viene effettuata utilizzando la commutazione del canale di comunicazione. All'inizio la commutazione dei canali di comunicazione telefonica veniva eseguita manualmente, poi la commutazione veniva effettuata tramite centrali telefoniche automatiche (ATS).
Un principio simile viene utilizzato nelle reti di computer. I computer geograficamente remoti in una rete di computer fungono da abbonati. È fisicamente impossibile fornire a ciascun computer la propria linea di comunicazione non commutata, che utilizzerebbero in ogni momento. Pertanto, in quasi tutte le reti di computer viene sempre utilizzato un metodo di commutazione degli abbonati (workstation) che consente a più abbonati di accedere ai canali di comunicazione esistenti per fornire più sessioni di comunicazione contemporaneamente.
Commutazioneè il processo di connessione di vari abbonati di una rete di comunicazione attraverso nodi di transito. Le reti di comunicazione devono garantire che i loro abbonati comunichino tra loro. Gli abbonati possono essere computer, segmenti di rete locale, fax o interlocutori telefonici.
Le postazioni di lavoro sono collegate agli switch tramite linee di comunicazione individuali, ciascuna delle quali viene utilizzata in qualsiasi momento da un solo abbonato assegnato a questa linea. Gli interruttori sono collegati tra loro tramite linee di comunicazione condivise (condivise da più abbonati).
Diamo un'occhiata ai tre principali metodi più comuni per cambiare abbonato nelle reti:
- commutazione di circuito;
- commutazione di pacchetto;
- commutazione dei messaggi.
Commutazione del circuito
La commutazione di circuito prevede la formazione di un canale fisico composito continuo da singole sezioni di canale collegate in serie per il trasferimento diretto dei dati tra i nodi. I singoli canali sono collegati tra loro da apparecchiature speciali: interruttori, che possono stabilire connessioni tra qualsiasi nodo terminale della rete. In una rete a commutazione di circuito, prima di trasmettere i dati, è sempre necessario eseguire una procedura di creazione della connessione, durante la quale viene creato un canale composito.
Il tempo di trasmissione del messaggio è determinato dalla capacità del canale, dalla lunghezza della connessione e dalla dimensione del messaggio.
Gli switch, così come i canali che li collegano, devono garantire la trasmissione simultanea di dati da più canali di abbonati. Per fare ciò, devono essere ad alta velocità e supportare qualche tipo di tecnica di multiplexing del canale dell'abbonato.
Vantaggi della commutazione di circuito:
- velocità di trasferimento dati costante e nota;
- corretta sequenza di arrivo dei dati;
- latenza bassa e costante nella trasmissione dei dati attraverso la rete.
Svantaggi della commutazione di circuito:
- la rete può rifiutarsi di soddisfare la richiesta di stabilire una connessione;
- uso irrazionale della capacità dei canali fisici, in particolare l'impossibilità di utilizzare apparecchiature utente funzionanti a velocità diverse. Le singole parti di un circuito composito funzionano alla stessa velocità perché le reti a commutazione di circuito non memorizzano nel buffer i dati dell'utente;
- ritardo obbligatorio prima della trasmissione dei dati dovuto alla fase di realizzazione della connessione.
La commutazione dei messaggi è la divisione delle informazioni in messaggi, ciascuno dei quali è costituito da un'intestazione e da informazioni.
Questo è un metodo di interazione in cui viene creato un canale logico trasmettendo sequenzialmente messaggi attraverso i nodi di comunicazione all'indirizzo specificato nell'intestazione del messaggio.
In questo caso, ciascun nodo riceve un messaggio, lo scrive in memoria, elabora l'intestazione, seleziona un percorso ed emette un messaggio dalla memoria al nodo successivo.
Il tempo di consegna del messaggio è determinato dal tempo di elaborazione su ciascun nodo, dal numero di nodi e dalla capacità della rete. Quando termina il trasferimento di informazioni dal nodo A al nodo di comunicazione B, il nodo A diventa libero e può partecipare all'organizzazione di altre comunicazioni tra abbonati, quindi il canale di comunicazione viene utilizzato in modo più efficiente, ma il sistema di controllo del routing sarà complesso.
Oggi la commutazione dei messaggi nella sua forma pura praticamente non esiste.
La commutazione di pacchetto è un metodo speciale di commutazione dei nodi di rete, creato appositamente per la migliore trasmissione del traffico informatico (traffico pulsante). Esperimenti nello sviluppo delle primissime reti di computer, basate sulla tecnologia di commutazione di circuito, hanno dimostrato che questo tipo di commutazione non offre l'opportunità di ottenere un rendimento elevato di una rete di computer. Il motivo risiede nella natura frenetica del traffico generato dalle tipiche applicazioni di rete.
Quando avviene la commutazione di pacchetto, tutti i messaggi trasmessi da un utente della rete vengono suddivisi nel nodo di origine in parti relativamente piccole chiamate pacchetti. È necessario chiarire che un messaggio è un dato logicamente completato: una richiesta di trasferimento di un file, una risposta a questa richiesta contenente l'intero file, ecc. I messaggi possono avere una lunghezza arbitraria, da diversi byte a molti megabyte. Al contrario, i pacchetti possono solitamente avere anche una lunghezza variabile, ma entro limiti ristretti, ad esempio da 46 a 1500 byte (EtherNet). Ogni pacchetto è dotato di un'intestazione che specifica le informazioni sull'indirizzo necessarie per consegnare il pacchetto al nodo di destinazione, nonché il numero del pacchetto che verrà utilizzato dal nodo di destinazione per assemblare il messaggio.
Gli switch di rete a pacchetto differiscono dagli switch di circuito in quanto dispongono di memoria buffer interna per archiviare temporaneamente i pacchetti se la porta di uscita dello switch è occupata nella trasmissione di un altro pacchetto quando viene ricevuto un pacchetto.
Vantaggi della commutazione di pacchetto:
- più resistente ai guasti;
- throughput di rete complessivo elevato durante la trasmissione di traffico a raffica;
- la capacità di ridistribuire dinamicamente la larghezza di banda dei canali di comunicazione fisica.
Svantaggi della commutazione di pacchetto:
- incertezza della velocità di trasferimento dei dati tra gli abbonati della rete;
- ritardo variabile dei pacchetti dati;
- possibile perdita di dati dovuta a buffer overflow;
- Potrebbero esserci delle irregolarità nella sequenza di arrivo dei pacchetti.
Le reti di computer utilizzano la commutazione di pacchetto.
Metodi di trasmissione dei pacchetti nelle reti:
- Metodo del datagramma– la trasmissione viene effettuata come un insieme di pacchetti indipendenti. Ogni pacchetto si muove attraverso la rete lungo il proprio percorso e l'utente riceve i pacchetti in ordine casuale.
- Vantaggi: semplicità del processo di trasferimento.
- Svantaggi: bassa affidabilità dovuta alla possibilità di perdita di pacchetti e alla necessità di software per assemblare i pacchetti e ripristinare i messaggi.
- Canale logicoè la trasmissione di una sequenza di pacchetti collegati in una catena, accompagnata dall'instaurazione di una connessione preliminare e dalla conferma della ricezione di ciascun pacchetto. Se l'i-esimo pacchetto non viene ricevuto, tutti i pacchetti successivi non verranno ricevuti.
- Canale virtuale– si tratta di un canale logico con la trasmissione lungo un percorso fisso di una sequenza di pacchetti collegati in catena.
- Vantaggi: viene preservata la sequenza naturale dei dati; vie di traffico sostenibili; è possibile la prenotazione delle risorse.
- Svantaggi: complessità dell'hardware.
In questo articolo abbiamo esaminato i principali metodi di commutazione nelle reti di computer, con una descrizione di ciascun metodo di commutazione che indica i vantaggi e gli svantaggi.
Interlocutori. Di norma, nelle reti ad accesso pubblico è impossibile fornire a ciascuna coppia di abbonati la propria linea di comunicazione fisica, che essi potrebbero “possedere” e utilizzare in qualsiasi momento in modo esclusivo. Pertanto, la rete utilizza sempre un metodo di commutazione degli abbonati, che garantisce la divisione dei canali fisici esistenti tra diverse sessioni di comunicazione e tra abbonati della rete.
Commutazione nelle reti telefoniche cittadine
La rete telefonica cittadina è un insieme di strutture di linea e di stazione. Una rete con un PBX è detta non suddivisa in zone. Strutture lineari Tali reti sono costituite solo da linee di abbonato. La capacità tipica di tale rete è di 8-10mila abbonati. Per grandi capacità, a causa del forte aumento della lunghezza della linea di trasmissione, è consigliabile passare ad una struttura di rete regionalizzata. In questo caso, il territorio cittadino è suddiviso in distretti, in ognuno dei quali è costruita una centrale telefonica automatica distrettuale (RATS), alla quale sono collegati gli abbonati di questo distretto. Gli abbonati in un'area sono collegati tramite un RATS e gli abbonati di diversi RATS sono collegati tramite due. I RATTI sono collegati tra loro mediante linee di collegamento nel caso generale secondo il principio "ciascuno a ciascuno". Il numero totale di raggi tra RATS è uguale al numero di RATS/2. All’aumentare della capacità della rete, il numero di linee principali che collegano tra loro i PATC secondo il principio “each to ciascuno” inizia ad aumentare notevolmente, il che porta ad un aumento eccessivo del consumo di cavi e dei costi di comunicazione e quindi, con una capacità di rete di oltre 80mila abbonati viene utilizzato un nodo di commutazione aggiuntivo. Su tale rete, la comunicazione tra centrali telefoniche automatiche di diverse aree viene effettuata tramite nodi di messaggi in entrata (INO) e la comunicazione all'interno della propria area nodale (UR) viene effettuata secondo il principio "ciascuno a ciascuno" o attraverso la propria IO SONO S.
Lavoro indipendente : pp. 646–651, 720–722, pp. 67–79, 542–544, –651, pp. 48–58; pagine 408–431
Ripetitore (ripetitore) – trasmette i segnali elettrici da una sezione all'altra del cavo, preamplificandoli e ripristinandone la forma. Usato in reti locali per aumentarne la lunghezza. Nella terminologia OSI opera a livello fisico.
Interruttori – ripetitori multiporta che leggono l'indirizzo di destinazione di ogni pacchetto in arrivo e lo trasmettono solo attraverso la porta collegata al computer destinatario. Può funzionare su diverso Livelli OSI. (un'altra versione - condotto livello)
Centro (hub) – un dispositivo multiporta per amplificare i segnali durante la trasmissione dei dati. Utilizzato per aggiungere postazioni di lavoro alla rete o per aumentare la distanza tra il server e la postazione di lavoro (la larghezza di banda totale dei canali di ingresso è superiore alla larghezza di banda del canale di uscita). Funziona come un interruttore, ma in più può amplificare il segnale.
Multiplexer (dispositivo o programma) – consente di trasmettere simultaneamente diversi segnali diversi su una linea di comunicazione.
Porta – trasferisce dati tra reti o programmi applicativi che utilizzano protocolli diversi (metodi di codifica, supporti fisici per il trasferimento dei dati), ad esempio collegando una rete locale a una globale. Funziona applicato livello.
Ponte – collega due reti con gli stessi protocolli, amplifica il segnale e trasmette solo quei segnali indirizzati al computer situato dall'altra parte del ponte. Altra edizione : un computer con due schede di rete progettate per connettere le reti.
Router – (collega diverse LAN, come un bridge, trasmette solo le informazioni destinate al segmento a cui è connesso.) Responsabile della scelta del percorso per la trasmissione dei pacchetti tra i nodi. Il percorso viene selezionato in base a: – un protocollo di routing contenente informazioni sulla topologia della rete;
– uno speciale algoritmo di routing.
Funziona rete Livello OSI.
Domande poco chiare :
Un dispositivo per connettere un computer con diversi canali di comunicazione è chiamato:
– hub/ripetitore/multiplexer/modem
Un dispositivo che commuta diversi canali di comunicazione è chiamato:
– multiplexer/hub/ripetitore/modem dati
Concetti di base della crittografia
Lavoro indipendente : pp. 695–699
Crittografia (crittografia) – codificare i dati inviati alla rete in modo che possano essere letti solo dalle parti coinvolte in una specifica transazione. L'affidabilità della protezione dipende dall'algoritmo di crittografia e dalla lunghezza della chiave in bit.
Metodo di crittografia – un algoritmo che descrive la procedura per convertire il messaggio originale nel messaggio risultante. Esempio . Metodo gioco d'azzardo – sostituire le lettere con le note secondo un determinato algoritmo.
Chiave crittografica – un insieme di parametri necessari per applicare il metodo. Un'altra edizione: – una sequenza di caratteri memorizzata su un disco rigido o rimovibile.
Chiave statica – non cambia quando si lavora con messaggi diversi.
Chiave dinamica – modifiche per ciascun messaggio.
Tipi di metodi di crittografia .
– Simmetrico : la stessa chiave viene utilizzata sia per la crittografia che per la decrittografia. Scomodo nel commercio elettronico, poiché il venditore e l'acquirente devono avere diritti diversi per accedere alle informazioni. Il venditore invia a tutti gli acquirenti gli stessi cataloghi, ma gli acquirenti restituiscono al venditore i dati riservati della carta di credito e gli ordini e i pagamenti non possono essere combinati tra acquirenti diversi.
– Asimmetrico (asimmetrico ): si basano su speciali metodi matematici che creano una coppia di chiavi in modo che ciò che viene crittografato con una chiave possa essere decrittografato solo con un'altra e viceversa. Viene chiamata una delle chiavi aprire , chiunque può ottenerlo. Lo sviluppatore della chiave tiene per sé la seconda chiave, si chiama chiuso (segreto) .
Ordini, contratti sono crittografati con la chiave pubblica, ma possono essere letti solo dal proprietario della chiave privata. Se un cliente riceve un file a cui la sua chiave non corrisponde, significa che non è stato inviato dalla sua azienda.