Лекція №8
Характеристики інформаційних каналів
Інформаційний канал можна також характеризувати трьома відповідними параметрами: часом використання каналу Т дошириною смуги частот, що пропускаються каналомF k, та динамічним діапазоном каналуD kщо характеризує його здатність передавати різні рівні сигналу.
Величинаназивається ємністю каналу.
Неспотворена передача сигналів можлива лише за умови, що сигнал за своїм обсягом "вміщується" в ємність каналу.
Отже, загальна умова узгодження сигналу з каналом передачі визначається співвідношенням
Однак співвідношення висловлює необхідну, але недостатню умову узгодження сигналу з каналом. Достатньою умовою є узгодження за всіма параметрами:
Для інформаційного каналу користуються поняттями: швидкість введення інформації, швидкість передачі і пропускну здатність каналу.
Під швидкістю введення інформації (потоком інформації) I ( X ) розуміють середню кількість інформації, що вводиться джерела повідомлень в інформаційний канал в одиницю часу. Ця характеристика джерела повідомлень і визначається лише статистичними властивостями повідомлень.
Швидкість передачі I ( Z , Y ) - Середня кількість інформації, що передається по каналу в одиницю часу. Вона залежить від статистичних властивостей сигналу, що передається, і від властивостей каналу.
Пропускна здатність С - Найбільша теоретично досяжна для даного каналу швидкість передачі інформації. Це характеристика каналу і залежить від статистики сигналу.
Пропускна здатність інформаційного каналу визначається двома параметрами: розрядністю та частотою. Вона пропорційна їхньому твору.
Розрядністю називають максимальну кількість інформації, яка може бути поміщена одночасно в канал.
Частота показує скільки разів інформація може бути поміщена в канал протягом одиниці часу.
Розрядність поштового каналу величезна. Так, пересилаючи поштою, наприклад, лазерний диск, можна помістити одночасно канал більше 600 Мб інформації. У той же час частота поштового каналу дуже низька - вилучення пошти з скриньок відбувається не частіше п'яти разів на добу.
Телефонний канал інформації однобітний: одночасно телефонним дротом можна надіслати або одиницю (струм, імпульс), або нуль. Частота цього каналу може досягати десятки та сотні тисяч циклів за секунду. Ця властивість телефонної мережі дозволяє використовувати її для зв'язку між комп'ютерами.
З метою найбільш ефективного використання інформаційного каналу необхідно вживати заходів до того, щоб швидкість передачі була якомога ближче до пропускної здатності каналу. Водночас швидкість введення інформації не повинна перевищувати пропускну спроможність каналу, інакше не вся інформація буде передана каналом.
Це основна умова динамічного узгодження джерела повідомлень та інформаційного каналу.
Одним з основних питань теорії передачі інформації є визначення залежності швидкості передачі інформації і пропускної здатності від параметрів каналу і характеристик сигналів і перешкод. Ці питання було вперше глибоко досліджено К. Шенноном.
1. Методи підвищення завадостійкості
В основах всіх способів підвищення стійкості перешкод інформаційних систем лежить використання певних відмінностей між корисним сигналом і перешкодою. Тому для боротьби з перешкодами необхідні апріорні відомості про властивості перешкоди та сигналу.
В даний час відома велика кількість способів підвищення перешкодостійкості систем. Ці способи зручно розбити на дві групи.
Iгрупа – полягає в виборі способу передачі повідомлень.
IIгрупа – пов'язана з побудовою завадостійких приймачів.
Простим та застосовуваним способом підвищення перешкодостійкості є збільшення відношення сигнал/перешкода за рахунок збільшення потужності передавача. Але цей метод може виявитися економічно невигідним, оскільки пов'язаний із суттєвим зростанням складності та вартості обладнання. Крім того, збільшення потужності передачі супроводжується посиленням дії, що заважає даного каналу на інші.
Важливим способом підвищення перешкодостійкості передачі безперервних сигналів є раціональний вибір виду модуляції сигналів. Застосовуючи види модуляції, що забезпечують значне розширення смуги частот сигналу, можна домогтися істотного підвищення стійкості до перешкод.
Радикальним способом підвищення перешкодостійкості передачі дискретних сигналів є використання спеціальних завадостійких кодів . При цьому є два шляхи підвищення завадостійкості кодів:
1. вибір таких способів передачі, які забезпечують меншу ймовірність спотворення коду;
2. Збільшення коригуючих властивостей кодових комбінацій. Цей шлях пов'язаний з використанням кодів, що дозволяють виявляти та усувати спотворення кодових комбінаціях. Такий спосіб кодування пов'язаний із введенням у код додаткових, надлишкових символів, що супроводжується збільшенням часу передачі чи частоти передачі символів коду.
Підвищення завадостійкості передачі може бути досягнуто шляхом повторної передачі одного і того ж повідомлення. На приймальній стороні порівнюються отримані повідомлення і як істинні приймаються ті, які мають найбільшу кількість збігів. Щоб виключити невизначеність при обробці прийнятої інформації та забезпечити відбір за критерієм більшості, повідомлення має повторюватися щонайменше три рази. Цей спосіб підвищення стійкості до перешкод пов'язаний зі збільшенням часу передачі.
Системи з повторенням передачі дискретної інформації поділяються на системи з груповим підсумовуванням, у яких порівняння проводиться за кодовими комбінаціями, і системи з посимвольним підсумовуванням, у яких порівняння здійснюється за символами кодових комбінацій. Посимвольна перевірка є ефективнішою, ніж групова.
Різновид систем, у яких підвищення стійкості до перешкод досягається за рахунок збільшення часу передачі, є системи зі зворотним зв'язком. За наявності спотворень у переданих повідомленнях інформація, що надходить зворотним каналом, забезпечує повторення передачі. Наявність зворотного каналу призводить до ускладнення системи. Однак на відміну від систем з повторенням передачі в системах із зворотним зв'язком повторення передачі матиме місце лише у разі виявлення спотворень у сигналі, що передається, тобто. надмірність загалом виявляється меншою.
Перешкодостійкий прийом полягає у використанні надмірності, а також апріорних відомостей про сигнали та перешкоди для вирішення оптимальним способом завдання прийому: виявлення сигналу, відмінності сигналів або відновлення повідомлень. Нині синтезу оптимальних приймачів широко використовується апарат теорії статистичних рішень.
Помилки приймача зменшуються зі збільшенням відношення сигнал/перешкода на вході приймача. У зв'язку з цим часто проводять попередню обробку прийнятого сигналу з метою збільшення відносин корисної складової перешкоди. До таких методів попередньої обробки сигналів відноситься метод ШОУ (поєднання широкосмугового підсилювача, обмежувача та вузькосмугового підсилювача), селекція сигналів за тривалістю, метод компенсації перешкоди, метод фільтрації, кореляційний метод, метод накопичення та ін.
2. Сучасні технічні засоби обміну даними та каналоутворююча апаратура
Приймачем можуть бути комп'ютер, термінал або цифровий пристрій.
Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ до комунікаційної
Це може бути файл бази даних, таблиця, відповідь на запит, текст чи зображення.
Для передачі повідомлень у обчислювальних мережах використовують різні типи каналів зв'язку. Найбільш поширені виділені телефонні канали та спеціальні канали для передачі цифрової інформації. Застосовуються також радіоканали та канали супутникового зв'язку.
Особняком у цьому відношенні стоять ЛОМ, де в якості передавального середовища використовуються кручена пара проводів, коаксіальний кабель і оптоволоконний кабель.
Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ у комунікаційне середовище, необхідно узгодити сигнали внутрішнього інтерфейсу ЕОМ з параметрами сигналів, що передаються каналами зв'язку. При цьому має бути виконане як фізичне узгодження (форма, амплітуда та тривалість сигналу), так і кодове.
Технічні пристрої, що виконують функції сполучення ЕОМ з каналами зв'язку, називаються адаптерамиабо мережевими адаптерами. Один адаптер забезпечуватиме поєднання з ЕОМ одного каналу зв'язку. Крім одноканальних адаптерів використовуються багатоканальні пристрої – мультиплексори передачі данихабо просто мультиплексори.
Мультиплексор передачі даних – пристрій сполучення ЕОМ із кількома каналами зв'язку.
Мультиплексори передачі використовувалися у системах телеобробки даних – першому кроці шляху до створення обчислювальних мереж. Надалі у разі мереж зі складною конфігурацією і з великою кількістю абонентських систем для реалізації функцій сполучення стали застосовуватися спеціальні зв'язкові процесори.
Як говорилося раніше, передачі цифрової інформації з каналу зв'язку необхідно потік бітів перетворити на аналогові канали, і прийомі інформації з каналу зв'язку в ЕОМ виконати зворотне дію – перетворити аналогові сигнали на потік бітів, які може обробляти ЕОМ. Такі перетворення виконує спеціальний пристрій. модем.
Модем- пристрій виконує модуляцію та демодуляцію інформаційних сигналів при передачі їх з ЕОМ в канал зв'язку та прийому в ЕОМ з каналу зв'язку.
Найбільш дорогим компонентом обчислювальної мережі є канал зв'язку. Тому при побудові низки обчислювальних мереж намагаються заощадити на каналах зв'язку, комутуючи кілька внутрішніх каналів зв'язку однією зовнішній. Для виконання функцій комутації використовуються спеціальні пристрої – концентратори.
Концентратор- пристрій, що комутує кілька каналів зв'язку на один шляхом частотного поділу.
У ЛОМ, де фізичне передавальне середовище є кабель обмеженої довжини, збільшення протяжності мережі використовуються спеціальні пристрої – повторювачі.
Повторювач– пристрій, що забезпечує збереження форми та амплітуди сигналу при передачі його на більшу, ніж передбачено даним типом фізичного середовища, відстань.
Існують локальні та дистанційні повторювачі. Локальніповторювачі дозволяють з'єднувати фрагменти мереж, розташовані з відривом до 50 м., а дистанційні- До 2000 м.
Читайте також:
|
Топологія Система відносин між компонентами мережі Windows. Що стосується реплікації Active Directory, топологія зводиться до набору з'єднань, які використовуються контролерами домену для обміну даними один з одним.
(1) Комп'ютерні мережі реалізують обробку інформації. М204, М205
паралельну
локальну
●розподілену
двоспрямовану
(1)Адреса веб-сторінки для перегляду в браузері починається з:
ОБ'ЄДНАННЯ ЛОМ
Причини об'єднання ЛОМ
Створена певному етапі розвитку ЛВС з часом перестає задовольняти потреби всіх користувачів, і тоді постає проблема розширення її функціональних можливостей. Може виникнути необхідність об'єднання всередині фірми різних ЛОМ, що у різних її відділах і філіях у час, хоча б організації обміну даними з іншими системами. Проблема розширення конфігурації мережі може бути вирішена як у межах обмеженого простору, так і з виходом у зовнішнє середовище.
Прагнення отримати вихід певні інформаційні ресурси може вимагати підключення ЛОМ до мереж вищого рівня.
У найпростішому варіанті об'єднання ЛОМ необхідно розширення мережі загалом, але технічні можливості існуючої мережі вичерпані, нових абонентів підключити до неї не можна. Можна тільки створити ще одну ЛОМ і об'єднати її з існуючою, скориставшись одним з нижче перерахованих способів.
Способи об'єднання ЛОМ
Міст.Найпростіший варіант об'єднання ЛОМ - об'єднання однакових мереж у межах обмеженого простору. Фізичне середовище, що передає, накладає обмеження на довжину мережевого кабелю. У межах допустимої довжини будується відрізок мережі – мережевий сегмент. Для об'єднання мережевих сегментів використовуються мости.
Міст- пристрій, що з'єднує дві мережі, що використовують однакові способи передачі даних.
Мережі, які поєднує міст, повинні мати однакові мережеві рівні моделі взаємодії відкритих систем, нижні рівні можуть мати деякі відмінності.
Для мережі персональних комп'ютерів міст - окрема ЕОМ зі спеціальним програмним забезпеченням та додатковою апаратурою. Міст може поєднувати мережі різних топологій, але які працюють під керуванням однотипних мережевих операційних систем.
Мости можуть бути локальними та віддаленими.
Локальнімости з'єднують мережі, які розташовані на обмеженій території в межах вже існуючої системи.
Видаленімости з'єднують мережі, рознесені територіально, з використанням зовнішніх каналів зв'язку та модемів.
Локальні мости, у свою чергу, поділяються на внутрішні та зовнішні.
Внутрішнімости зазвичай розташовуються на одній з ЕОМ цієї мережі та поєднують функцію моста з функцією абонентської ЕОМ. Розширення функцій здійснюється шляхом встановлення додаткової мережної плати.
Зовнішнімости передбачають використання виконання своїх функцій окремої ЕОМ зі спеціальним програмним забезпеченням.
Маршрутизатор (роутер). Мережа складної конфігурації, що є з'єднанням декількох мереж, потребує спеціального пристрою. Завдання цього пристрою – надіслати повідомлення адресату у потрібну мережу. Називається такий пристрій м аршрутизатором.
Маршрутизатор, або роутер, - пристрій, що з'єднує мережі різного типу, але використовує одну операційну систему.
Маршрутизатор виконує свої функції на мережному рівні, тому залежить від протоколів обміну даними, але з залежить від типу мережі. За допомогою двох адрес - адреси мережі та адреси вузла маршрутизатор однозначно вибирає певну станцію мережі.
Приклад 6.7.Необхідно встановити зв'язок із абонентом телефонної мережі, який знаходиться в іншому місті. Спочатку набирається адреса телефонної мережі цього міста – код міста. Потім – адреса вузла цієї мережі – телефонний номер абонента. Функціїмаршрутизатор виконує апаратура АТС.
Маршрутизатор також може вибрати найкращий шлях для передачі повідомлення абоненту мережі, фільтрує інформацію, що проходить через нього, спрямовуючи до однієї мережі тільки ту інформацію, яка їй адресована.
Крім того, маршрутизатор забезпечує балансування навантаження в мережі, перенаправляючи потоки повідомлень вільними каналами зв'язку.
Шлюз. Для об'єднання ЛОМ абсолютно різних типів, що працюють за суттєво різними один від одного протоколами, передбачені спеціальні пристрої шлюзи.
Шлюз - пристрій, що дозволяє організувати обмін даними між двома мережами, які використовують різні протоколи взаємодії.
Шлюз здійснює свої функції на рівнях вище за мережний. Він залежить від використовуваної передавальної середовища, але залежить від використовуваних протоколів обміну даними. Зазвичай шлюз виконує перетворення між двома протоколами.
За допомогою шлюзів можна підключити локальну обчислювальну мережу до комп'ютера, а також локальну мережу підключити до глобальної.
Приклад 6.8.Необхідно об'єднати локальні мережі в різних містах. Це завдання можна вирішити за допомогою глобальної мережі передачі даних. Такий мережею є мережу комутації пакетів з урахуванням протоколу Х.25. За допомогою шлюзу локальна обчислювальна мережа підключається до мережі Х.25. Шлюз виконує необхідні перетворення протоколів та забезпечує обмін даними між мережами.
Мости, маршрутизатори і навіть шлюзи конструктивно виконуються як плат, які встановлюються в комп'ютерах. Функції свої можуть виконувати як у режимі повного виділення функцій, так і в режимі суміщення їх з функціями робочої станції обчислювальної мережі.
(1)Комп'ютер, що має 2 мережні карти і призначений для з'єднання мереж, називається:
Маршрутизатор
Підсилювач
Комутатор
(1)Пристрій, що комутує кілька каналів зв'язків на один шляхом частотного поділу, називається...
повторювачем
●концентратором
мультиплексор передачі даних
АПАРАТНА РЕАЛІЗАЦІЯ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ
Способи передачі цифрової інформації
Цифрові дані по провіднику передаються шляхом зміни поточної напруги: немає напруги - "О", є напруга - "1". Існують два способи передачі інформації по фізичному середовищі: цифровий і аналоговий.
Примітки: 1. Якщо всі абоненти комп'ютерної мережі ведуть передачу даних каналом однієї частоті, такий канал називається вузькосмуговим(Пропускає одну частоту).
2. Якщо кожен абонент працює на власній частоті по одному каналу, такий канал називається широкосмуговим(Пропускає багато частот). Використання широкосмугових каналів дозволяє економити з їхньої кількості, але ускладнює процес управління обміном даними.
При цифровомуабо вузькосмуговому способі передачі(рис. 6.10) дані передаються у тому природному вигляді на єдиної частоті. Вузькосмуговий спосіб дозволяє передавати тільки цифрову інформацію, забезпечує в кожний момент часу можливість використання передавального середовища тільки двома користувачами і допускає нормальну роботу тільки на обмеженій відстані (довжина лінії зв'язку не більше 1000 м). У той же час вузькосмуговий спосіб передачі забезпечує високу швидкість обміну даними - до 10 Мбіт/с і дозволяє створювати обчислювальні мережі, що легко конфігуруються. Переважна кількість локальних обчислювальних мереж використовує вузькосмугову передачу.
Мал. 6.10. Цифровий спосіб передачі
Аналоговийспосіб передачі цифрових даних (рис. 6.11) забезпечує широкосмугову передачу з допомогою використання одному каналі сигналів різних несучих частот.
При аналоговому способі передачі відбувається керування параметрами сигналу несучої частоти передачі по каналу зв'язку цифрових даних.
Сигнал несучої частоти є гармонійним коливанням, що описується рівнянням:"
A r =A r max sin(atf+9 0),
де Х тах -амплітуда коливань; з - частота коливань; t- Час; ф 0 - Початкова фаза коливань.
Надіслати цифрові дані по аналоговому каналу можна, керуючи одним із параметрів сигналу несучої частоти: амплітудою, частотою або фазою. Оскільки необхідно передавати дані у двійковому вигляді (послідовність одиниць і нулів), можна запропонувати такі способи управління (модуляції):амплітудний, частотний, фазовий.
Найпростіше зрозуміти принцип амплітудниймодуляції: " Про " - відсутність сигналу, тобто. відсутність коливань несучої частоти; "1" – наявність сигналу, тобто. наявність коливань несучої частоти. Є коливання – одиниця, немає коливань – нуль (рис. 6.11 а).
Частотнамодуляція передбачає передачу сигналів 0 та 1 на різній частоті. При переході від 0 до 1 і 1 до 0 відбувається зміна сигналу несучої частоти (рис. 6.116).
Найбільш складною для розуміння є фазовамодуляція. Суть їх у тому, що з переході від 0 до 1 і від 1 до 0 змінюється фаза коливань, тобто. їх напрямок (рис. 6.11 в).
У мережах високого рівня ієрархії – глобальних та регіональних використовується також і широкосмугова передача,яка передбачає роботу для кожного абонента на своїй частоті у межах одного каналу. Це забезпечує взаємодію великої кількості абонентів за високої швидкості передачі даних.
Широкосмугова передача дозволяє поєднувати в одному каналі передачу цифрових даних, зображення та звуку, що є необхідною вимогою сучасних мультимедійних систем.
приклад 6.5.Типовим аналоговим каналом є телефонний канал. Коли абонент знімає трубку, то чує рівномірний звуковий сигнал - і є сигнал несучої частоти. Оскільки він лежить у діапазоні звукових частот, його називають тональним сигналом. Для передачі телефонним каналом мови необхідно керувати сигналом несучої частоти - модулювати його. Звуки, що сприймаються мікрофоном, перетворюються на електричні сигнали, а ті, у свою чергу, і модулюють сигнал несучої частоти. Під час передачі цифрової інформації управління виробляють інформаційні байти - послідовність одиниць і нулів.
Апаратні засоби
Щоб забезпечити передачу інформації з ЕОМ у комунікаційне середовище, необхідно узгодити сигнали внутрішнього інтерфейсу ЕОМ з параметрами сигналів, що передаються каналами зв'язку. При цьому має бути виконане як фізичне узгодження (форма, амплітуда та тривалість сигналу), так і кодове.
Технічні пристрої, що виконують функції сполучення ЕОМ з каналами зв'язку, називаються адаптерамиабо мережевими адаптерами.Один адаптер забезпечує поєднання з ЕОМ одного каналу зв'язку.
Мал. 6.11. Способи передачі цифрової інформації за аналоговим сигналом: а- амплітудна модуляція; б- частотна; в- фазова
Крім одноканальних адаптеріввикористовуються та багатоканальні пристрої - мультиплексори передачі данихабо просто мультиплексори.
Мультиплексор передачі даних- будову сполучення ЕОМ з кількома каналами зв'язку.
Мультиплексори передачі використовувалися в системах телеобробки даних - першому кроці шляху до створення обчислювальних мереж. Надалі у разі мереж зі складною конфігурацією і з великою кількістю абонентських систем для реалізації функцій сполучення стали застосовуватися спеціальні зв'язкові процесори.
Як говорилося раніше, передачі цифрової інформації з каналу зв'язку необхідно потік бітів перетворити на аналогові сигнали, а прийомі інформації з каналу зв'язку в ЕОМ виконати зворотне дію - перетворити аналогові сигнали на потік бітів, які може обробляти ЕОМ. Такі перетворення виконує спеціальний пристрій. модем.
Модем- пристрій, що виконує модуляцію та демодуляцію інформаційних сигналів при передачі їх з ЕОМ у канал зв'язку та при прийомі в ЕОМ з каналу зв'язку.
Найбільш дорогим компонентом обчислювальної мережі є канал зв'язку. Тому при побудові низки обчислювальних мереж намагаються заощадити на каналах зв'язку, комутуючи кілька внутрішніх каналів зв'язку однією зовнішній. Для виконання функцій комутації використовуються спеціальні пристрої. концентратори.
Концентратор- пристрій, що комутує кілька каналів зв'язку на один шляхом частотного поділу.
У ЛОМ, де фізичне передавальне середовище являє собою кабель обмеженої довжини, для збільшення протяжності мережі використовуються спеціальні пристрої - повторювачі.
Повторювач- пристрій, що забезпечує збереження форми, і амплітуди сигналу при передачі його на більшу, ніж передбачено даним типом фізичного середовища, відстань.
Існують локальні та дистанційні повторювачі. Локальніповторювачі дозволяють з'єднувати фрагменти мереж, розташовані на відстані до 50 м, а дистанційні- До 2000 м.
Характеристики комунікаційної мережі
Для оцінки якості комунікаційної мережі можна використовувати такі характеристики:
■ швидкість передачі даних каналом зв'язку;
■ пропускну здатність каналу зв'язку;
■ достовірність передачі;
■ надійність каналу зв'язку та модемів.
Швидкість передачі данихканалом зв'язку вимірюється кількістю бітів інформації, що передаються за одиницю часу - секунду.
Запам'ятайте!Одиниця виміру швидкості передачі - біт за секунду.
Примітка.Часто використовується одиниця виміру швидкості – бод. Бод - кількість змін стану середовища передачі за секунду. Так яккожна зміна стану може відповідати кільком бітам даних, то реальнашвидкість у бітахна секунду може перевищувати швидкість у бодах.
Швидкість передачі залежить від типу та якості каналу зв'язку, типу використовуваних модемів і прийнятого способу синхронізації.
Так, для асинхронних модемів і телефонного каналу зв'язку діапазон швидкостей становить 300 - 9600 біт/с, а синхронних - 1200 - 19200 біт/с.
Для користувачів обчислювальних мереж значення мають не абстрактні біти в секунду, а інформація, одиницею вимірювання якої є байти або знаки. Тому зручнішою характеристикою каналу є його пропускна здатність,яка оцінюється кількістю знаків, що передаються каналом за одиницю часу - секунду. При цьому до складу повідомлення включаються всі службові символи. Теоретична пропускна здатність визначається швидкістю передачі. Реальна пропускна здатність залежить від ряду факторів, серед яких і спосіб передачі, і якість каналу зв'язку, умови його експлуатації, і структура повідомлень.
Запам'ятайте!Одиниця виміру пропускної спроможності каналу зв'язку - знак за секунду.
Істотною характеристикою комунікаційної системи будь-якої мережі є достовірністьпереданої інформації. Так як на основі обробки інформації про стан об'єкта управління приймаються рішення про той чи інший перебіг процесу, то від достовірності інформації зрештою може залежати доля об'єкта. Достовірність передачі оцінюють як відношення кількості помилково переданих знаків до загального числа переданих знаків. Необхідний рівень достовірності має забезпечувати як апаратура, і канал зв'язку. Недоцільно використовувати дорогу апаратуру, якщо щодо рівня достовірності канал зв'язку не забезпечує необхідних вимог. *
Запам'ятайте!Одиниця виміру достовірності: кількість помилок на знак – помилок/знак.
Для обчислювальних мереж цей показник повинен лежати не більше 10 -6 - 10~ 7 помилок/знак, тобто. допускається одна помилка на мільйон переданих знаків або десять мільйонів переданих знаків.
Зрештою, надійністьКомунікаційна система визначається або часткою часу справного стану в загальному часі роботи, або середнім часом безвідмовної роботи. Друга характеристика дозволяє ефективніше оцінити надійність системи.
Запам'ятайте!Одиниця виміру надійності: середній час безвідмовної роботи – година.
Для обчислювальних мереж середній час безвідмовної роботи має бути досить великим і складати щонайменше кілька тисяч годин.
226 РОЗДІЛ 6. КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ
6.3. ЛОКАЛЬНІ ОЧИСЮВАЛЬНІ МЕРЕЖІ
Особливості організації ЛОМ
Типові топології та методи доступу ЛОМ
Об'єднання ЛОМ
ОСОБЛИВОСТІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЛОМ
Функціональні групи пристроїв у мережі
Основне призначення будь-якої комп'ютерної мережі – надання інформаційних та обчислювальних ресурсів підключеним до неї користувачам.
З цієї точки зору локальну обчислювальну мережу можна розглядати як сукупність серверів та робочих станцій.
Сервер- комп'ютер, підключений до мережі та забезпечує її користь вачів певними послугами.
Сервериможуть здійснювати зберігання даних, управління базами даних, віддалену обробку завдань, друк завдань та низку інших функцій, потреба яких може виникнути в користувачів мережі. Сервер – джерело ресурсів мережі.
Робоча станція- персональний комп'ютер, підключений до мережі, через який користувач отримує доступ до ресурсів.
Робоча станціямережі функціонує як у мережному, і у локальному режимі. Вона оснащена власною операційною системою (MS DOS, Windows тощо), забезпечує користувача всіма необхідними інструментами для вирішення прикладних завдань.
Особливу увагу слід приділити одному з типів серверів – файловому серверу (File Server). У поширеній термінології для нього прийнято скорочену назву - файл-сервер.
Файл-сервер зберігає дані користувачів мережі та забезпечує їм доступ до цих даних. Це комп'ютер із великою ємністю оперативної пам'яті, жорсткими дисками великої ємності та додатковими накопичувачами на магнітній стрічці (стріммерами).
Він працює під управлінням спеціальної операційної системи, яка забезпечує одночасний доступ користувачів мережі до розміщених на ньому даних.
Файл-сервер виконує такі функції: зберігання даних, архівування даних, синхронізацію змін даних різними користувачами, передачі даних.
Для багатьох завдань використання одного файл-сервера виявляється недостатнім. Тоді до мережі можуть включатися кілька серверів. Можливе також застосування як файл-сервер міні-ЕОМ.
Управління взаємодією пристроїв у мережі
p align="justify"> Інформаційні системи, побудовані на базі комп'ютерних мереж, забезпечують вирішення наступних завдань: зберігання даних, обробка даних, організація доступу користувачів до даних, передача даних і результатів обробки даних користувачам.
У системах централізованої обробки ці функції виконувала центральна ЕОМ (Mainframe, Host).
Комп'ютерні мережі реалізують розподілену обробку даних. Обробка даних у цьому випадку розподілена між двома об'єктами: клієнтомі сервером.
Клієнт- Завдання, робоча станція або користувач комп'ютерної мережі.
У процесі обробки даних клієнт може сформувати запит сервер для виконання складних процедур, читання файлу, пошук інформації у базі даних тощо.
Сервер, визначений раніше, виконує запит від клієнта. Результати виконання запиту надсилаються клієнту. Сервер забезпечує зберігання даних загального користування, організує доступом до цих даних і передає дані клієнту.
Клієнт обробляє отримані дані та представляє результати обробки у вигляді, зручному для користувача. У принципі, обробка даних може бути виконана і на сервері. Для подібних систем прийнято терміни - системи клієнт-серверабо архітектура клієнт-сервер.
Архітектура клієнт-сервер може використовуватися як в однорангових локальних обчислювальних мережах, так і мережі з виділеним сервером.
Однорангова мережа.У такій мережі немає єдиного центру управління взаємодією робочих станцій і немає єдиного пристрою для зберігання даних. Мережева операційна система розподілена по всіх робочих станціях. Кожна станція мережі може виконувати функції клієнта і сервера. Вона може обслуговувати запити від інших робочих станцій та надсилати свої запити на обслуговування до мережі.
Користувачеві мережі доступні всі пристрої, підключені до інших станцій (диски, принтери).
Переваги однорангових мереж: низька вартість та висока надійність.
Недоліки однорангових мереж:
■ залежність ефективності роботи мережі від кількості станцій;
■ складність управління мережею;
■ складність забезпечення захисту інформації;
■ труднощі оновлення та зміни програмного забезпечення станцій. Найбільшою популярністю користуються однорангові мережі на базі мережевих
операційних систем LANtastic, NetWare Lite.
Мережа з виділенимсервером. У мережі з виділеним сервером один із комп'ютерів виконує функції зберігання даних, призначених для використання всіма робочими станціями, управління взаємодією між робочими станціями та рядом сервісних функцій.
Такий комп'ютер зазвичай називають сервером мережі. На ньому встановлюється мережева операційна система, до нього підключаються всі зовнішні пристрої, що розділяються - жорсткі диски, принтери і модеми.
Взаємодія між робочими станціями в мережі зазвичай здійснюється через сервер. Логічна організація такої мережі може бути представлена топологією зірка.Роль центрального пристрою виконує сервер. У мережах із централізованим управлінням існує можливість обміну інформацією між робочими станціями, минаючи файл-сервер. Для цього можна використовувати програму NetLink. Після запуску програми на двох робочих станціях можна передавати файли з диска однієї станції на інший диск (аналогічно операції копіювання файлів з одного каталогу в інший за допомогою програми Norton Commander).
Переваги мережі з виділеним сервером:
■ надійна система захисту інформації;
■ висока швидкодія;
■ відсутність обмежень на кількість робочих станцій;
■ простота управління порівняно з одноранговими мережами. Недоліки мережі:
■ висока вартість через виділення одного комп'ютера під сервер;
■ залежність швидкодії та надійності мережі від сервера;
■ менша гнучкість у порівнянні з одноранговою мережею.
Мережі з виділеним сервером є найпоширенішими у користувачів комп'ютерних мереж. Мережеві операційні системи таких мереж - LANServer (IBM), Windows NT Server версій 3.51 і 4.0 і NetWare (Novell).
(1)Локальні обчислювальні мережі не можуть бути об'єднані за допомогою...М232
шлюзів, мостів
●концентраторів, модемів
серверів
маршрутизаторів
(1) BBS-це ... М745
навігатор
програма для роботи в Інтранет
●система електронних дощок оголошень в Internet
програма обслуговування сервера організації
(1) Клієнт-серверна обробка даних, це – обробка. М227
паралельна
локалізована
двоспрямована
●розподілена
(1)Програма The Bat дозволяє...
завантажувати веб-сторінки
●завантажувати та редагувати електронну пошту
архівувати електронну пошту
(1)Однією з пошукових систем у мережі Інтернет є...
(1)Internet Explorer дозволяє...
спілкуватися в чаті за протоколом IRC
●завантажувати веб-сторінки за протоколом http та файли за протоколом FTP
завантажувати новинні групи за протоколом NNTP
(1) Телефонний кабель є варіантом ... М228
оптичного - високочастотного
коаксіального кабелю
оптоволоконного
●витої пари
(1)Система Usenet використовується...М239
реєстрації користувачів у мережі
●для переміщення новин між комп'ютерами по всьому світу
обробки інформації у мережі
створення робочої станції у мережі
(1)Дискусійна група, що входить до складу Usenet, називається...М239
група серверів
групою у мережі
●телеконференцією
(1)Потік повідомлень у мережі передачі даних визначається...
обсягом пам'яті каналу передачі повідомлень
●трафіком
6.1. КОМУНІКАЦІЙНЕ СЕРЕДОВИЩЕ І ПЕРЕДАЧА ДАНИХ
Призначення та класифікація комп'ютерних мереж
Характеристика процесу передачі
Апаратна реалізація передачі даних
Ланки даних
ПРИЗНАЧЕННЯ І КЛАСИФІКАЦІЯ КОМП'ЮТЕРНИХ МЕРЕЖ
Розподілена обробка даних
Сучасне виробництво потребує високих швидкостей обробки інформації, зручних форм її зберігання та передачі. Необхідно також мати динамічні способи звернення до інформації, способи пошуку даних задані часові інтервали; реалізовувати складну математичну та логічну обробку даних. Управління великими підприємствами, управління економікою лише на рівні країни вимагають участі у цьому досить великих колективів. Такі колективи можуть розташовуватися у різних районах міста, у різних регіонах країни і навіть у різних країнах. Для вирішення завдань управління, що забезпечують реалізацію економічної стратегії, стають важливими та актуальними швидкість та зручність обміну інформацією, а також можливість тісної взаємодії всіх, хто бере участь у процесі вироблення управлінських рішень.
В епоху централізованого використання ЕОМ з пакетною обробкою інформації користувачі обчислювальної техніки надавали перевагу комп'ютерам, на яких можна було б вирішувати майже всі класи їх завдань. Однак складність розв'язуваних завдань обернено пропорційна їх кількості, і це призводило до неефективного використання обчислювальної потужності ЕОМ при значних матеріальних витратах. Не можна не враховувати і той факт, що доступ до ресурсів комп'ютерів був утруднений через існуючу політику централізації обчислювальних засобів в одному місці.
Принцип централізованоюобробки даних (рис. 6.1) не відповідав високим вимогам до надійності процесу обробки, ускладнював розвиток систем і не міг забезпечити необхідні тимчасові параметри при діалоговій обробці даних у розрахованому на багато користувачів режимі. Короткочасний вихід з ладу центральної ЕОМ призводив до фатальних наслідків системи в цілому, оскільки доводилося дублювати функції центральної ЕОМ, значно збільшуючи витрати на створення та експлуатацію систем обробки даних.
 |
Мал. 6.2. Система розподіленої обробки даних
Поява малих ЕОМ, мікроЕОМ і, нарешті, персональних комп'ютерів зажадала нового підходу до організації систем обробки даних, створення нових інформаційних технологій. Виникла логічно обґрунтована вимога переходу від використання окремих ЕОМ у системах централізованої обробки даних до розподіленоїобробці даних (рис. 6.2).
Розподілена обробка даних- Обробка даних, що виконується на незалежних, але пов'язаних між собою комп'ютерах, що представляють розподілену систему.
Для реалізації розподіленої обробки даних було створено багатомашинні асоціації,структура яких розробляється за одним із наступних напрямків:
■ багатомашинні обчислювальні комплекси (МВК);
■ комп'ютерні (обчислювальні) мережі.
Багатомашинний обчислювальний комплекс- Група встановлених рядом обчислювальних машин, об'єднаних за допомогою спеціальних засобів сполучення і виконують спільно єдиний інформаційно-обчислювальний процес.
Примітка.процесомрозуміється деяка послідовність дій на вирішення завдання, обумовлена програмою.
Багатомашинні обчислювальні комплекси можуть бути:
локальнимиза умови встановлення комп'ютерів в одному приміщенні, що не потребують взаємозв'язку спеціального обладнання та каналів зв'язку; дистанційними,якщо деякі комп'ютери комплексу встановлені на значній відстані від центральної ЕОМ і передачі даних використовуються телефонні канали зв'язку.
Приклад 6.1.До ЕОМ типу мейнфрейму, що забезпечує режим пакетної обробки інформації, підключена за допомогою пристрою пару міні-ЕОМ. Обидві ЕОМ перебувають у одному машинному залі. Міні-ЕОМ забезпечує підготовку та попередню обробку даних, які надалі використовуються при вирішенні складних завдань на мейнфреймі. Це локальний багатомашинний комплекс.
Приклад 6.2.Три ЕОМ об'єднані в комплекс для розподілу завдань, що надходять на обробку. Одна з них виконує диспетчерську функцію та розподіляє завдання залежно від зайнятості однієї з двох інших обробних ЕОМ. Це локальний багатомашинний комплекс.
приклад 6.3. ЕОМ, що здійснює збір даних по деякому регіону, виконує їх попередню обробку і передає для подальшого використання центральну ЕОМ по телефонному каналу зв'язку. Це дистанційний багатомашинний комплекс.
Комп'ютерна (обчислювальна) мережа- Сукупність комп'ютерів і терміналів, з'єднаних за допомогою каналів зв'язку в єдину систему, що задовольняє вимоги до визначеної обробки даних.
Примітка.Під системоюрозуміється автономна сукупність, що складається з однієї або декількох ЕОМ, програмного забезпечення, периферійного обладнання, терміналів, засобів передачі даних, фізичних процесів та операторів, здатна здійснювати обробку інформації та виконувати функції взаємодії з іншими системами.
Узагальнена структура комп'ютерної мережі
Комп'ютерні мережі є найвищою формою багатомашинних асоціацій. Виділимо основні відмінності комп'ютерної мережі від багатомашинного обчислювального комплексу.
Перша відмінність – розмірність. До складу багатомашинного обчислювального комплексу зазвичай входять дві, максимум три ЕОМ, розташовані переважно в одному приміщенні. Обчислювальна мережа може складатися з десятків і навіть сотень ЕОМ, розташованих на відстані одна від одної від кількох метрів до десятків, сотень і навіть тисяч кілометрів.
Друга відмінність - поділ функцій між ЕОМ. Якщо багатомашинному обчислювальному комплексі функції обробки даних, передачі і управління системою може бути реалізовані лише у ЕОМ, то обчислювальних мережах ці функції розподілені між різними ЕОМ.
Третя відмінність - необхідність вирішення мережі завдання маршрутизації повідомлень. Повідомлення від однієї ЕОМ до іншої в мережі може бути передано різними маршрутами в залежності від стану каналів зв'язку, що з'єднують ЕОМ один з одним.
Об'єднання в один комплекс засобів обчислювальної техніки, апаратури зв'язку та каналів передачі даних висуває специфічні вимоги кожного елемента багатомашинної асоціації, а також вимагає формування спеціальної термінології.
Абоненти мережі- об'єкти, що генерують або споживають інформацію у мережі.
Абонентамимережі можуть бути окремі ЕОМ, комплекси ЕОМ, термінали, промислові роботи, верстати з числовим програмним управлінням тощо. Будь-який абонент мережі підключається до станції.
Станція- апаратура, яка виконує функції, пов'язані з передачею та прийомом інформації.
Сукупність абонента та станції прийнято називати абонентською системою.Для організації взаємодії абонентів необхідне фізичне середовище, що передає.
Фізичне передає середовище - лінії зв'язку чи простір, у якому поширюються електричні сигнали, і апаратура передачі.
На базі фізичного передавального середовища будується комунікаційна мережа,яка забезпечує передавання інформації між абонентськими системами.
Такий підхід дозволяє розглядати будь-яку комп'ютерну мережу як сукупність абонентських систем та комунікаційної мережі. Узагальнена структура комп'ютерної мережі наведено на рис. 6.3.
 |
Мал. 6.3. Узагальнена структура комп'ютерної мережі
Класифікація обчислювальних мереж
Залежно від територіального розташування абонентських систем обчислювальні мережі можна поділити на три основні класи:
■ глобальні мережі (WAN – Wide Area Network);
■ регіональні мережі (MAN – Metropolitan Area Network);
■ локальні мережі (LAN – Local Area Network).
Глобальнаобчислювальна мережа об'єднує абонентів, розташованих у різних країнах, різних континентах. Взаємодія між абонентами такої мережі може здійснюватися на базі телефонних ліній зв'язку, радіозв'язку та систем супутникового зв'язку. Глобальні обчислювальні мережі дозволять вирішити проблему об'єднання інформаційних ресурсів людства та організації доступу до цих ресурсів.
Регіональнаобчислювальна мережа пов'язує абонентів, розташованих на значній відстані один від одного. Вона може включати абонентів усередині великого міста, економічного регіону, окремої країни. Зазвичай відстань між абонентами регіональної обчислювальної мережі становить десятки – сотні кілометрів.
Локальнаобчислювальна мережа об'єднує абонентів, що розташовані в межах невеликої території. В даний час не існує чітких обмежень на територіальний розкид абонентів локальної обчислювальної мережі. Зазвичай така мережа пов'язана до конкретного місця, До класу локальних обчислювальних мереж відносяться мережі ділових підприємств, фірм, банків, офісів і т.д. Протяжність такої мережі можна обмежити межами 2 – 2,5 км.
Об'єднання глобальних, регіональних та локальних обчислювальних мереж дозволяє створювати багатомережеві ієрархії. Вони забезпечують потужні, економічно доцільні засоби обробки величезних інформаційних масивів і доступ до обмежених інформаційних ресурсів. На рис. 6.4 наведено одну з можливих ієрархій обчислювальних мереж. .Локальні обчислювальні мережі можуть входити як компоненти до складу регіональної мережі, регіональні мережі - об'єднуватися у складі глобальної мережі і, нарешті, глобальні мережі можуть утворювати складні структури
Мал. 6.4. Ієрархія комп'ютерних мереж
Приклад 6.4. Комп'ютерна мережа Internet є найпопулярнішою глобальною мережею. До її складу входить безліч вільно з'єднаних мереж. Усередині кожної мережі, що входить до Internet, існують конкретна структура зв'язку та певна дисципліна управління. Всередині Internet структура та методи з'єднань між різними мережами для конкретного користувача не мають жодного значення.
Персональні комп'ютери, що стали нині неодмінним елементом будь-якої системи управління, призвели до буму в області створення локальних обчислювальних мереж. Це, у свою чергу, викликало необхідність розробки нових інформаційних технологій.
Практика застосування персональних комп'ютерів у різних галузях науки, техніки та виробництва показала, що найбільшу ефективність від впровадження обчислювальної техніки забезпечують не окремі автономні ПК, а локальні обчислювальні мережі.
(1) Абонентами мережі є. М205.
адміністратори мереж
користувачі персональних комп'ютерів
●об'єкти, що генерують або споживають інформацію мережі
апаратура комунікацій
(1) Абонентами мережі не можуть бути ... М205
●комплекси ЕОМ (можуть)
Термінали (можуть)
окремі ЕОМ (можуть)
кінцеві користувачі
(1) Сервер мережі - це комп'ютер ... М226 (сервер - джерело ресурсів мережі)
з найбільшою частотою процесора
надає доступ до клавіатури та монітора
з найбільшим обсягом пам'яті
●надання доступу до ресурсів
(1) FTP - сервер - це ... М240
комп'ютер, на якому містяться файли, призначені для адміністратора мережі
комп'ютер, на якому міститься інформація для організації роботи телеконференцій
корпоративний сервер
●комп'ютер, на якому містяться файли, призначені для відкритого доступу
(1)Протокол SMTP призначений для...
(Протокол SMTP Компонент набору протоколів TCP/IP; цей протокол керує обміном повідомленнями електронної пошти між агентами передачі повідомлень.
Протокол POP3 Популярний протокол для отримання електронних листів. Цей протокол часто використовується постачальниками Інтернет-послуг. На серверах POP3 дозволено доступ лише до однієї поштової скриньки, на відміну від серверів IMAP, які надають доступ до кількох папок на сервері.
Набір мережевих протоколів, що широко використовуються в Інтернеті, що підтримує зв'язок між об'єднаними мережами, що складаються з комп'ютерів різної архітектури і з різними операційними системами. Протокол TCP/IP включає стандарти для зв'язку між комп'ютерами і угоди про з'єднання мереж і правила маршрутизації повідомлень.)
Спілкування у чаті
●Надсилання електронної пошти
Перегляд веб-сторінок
Прийом електронної пошти
(1) Найбільш ефективним способом комунікації для передачі комп'ютерного трафіку є...
●пакети М220
повідомлення
всі однаково ефективні
Розглянемо у цій статті основні методи комутації у мережах.
У традиційних телефонних мережах зв'язок абонентів між собою виконується за допомогою комутації каналів зв'язку. Спочатку комутація телефонних каналів зв'язку виконувалася вручну, далі комутацію виконували автоматичні телефонні станції (АТС).
Аналогічний принцип використовують і в обчислювальних мережах. Як абоненти виступають територіально віддалені обчислювальні машини в комп'ютерній мережі. Фізично неможливо надати кожному комп'ютеру свою власну некоммутируемую лінію зв'язку, якою вони користувалися б протягом усього часу. Тому практично у всіх комп'ютерних мережах завжди використовується будь-який спосіб комутації абонентів (робочих станцій), що виконує можливість доступу до існуючих каналів зв'язку для декількох абонентів, для забезпечення одночасно кількох сеансів зв'язку.
Комутація- Це процес з'єднання різних абонентів комунікаційної мережі через транзитні вузли. Комунікаційні мережі мають забезпечувати зв'язок своїх абонентів між собою. Абонентами можуть виступати ЕОМ, сегменти локальних мереж, факс-апарати чи телефонні співрозмовники.
Робочі станції підключаються до комутаторів за допомогою індивідуальних ліній зв'язку, кожна з яких використовується у будь-який момент часу лише одним, закріпленим за цією лінією, абонентом. Комутатори з'єднуються між собою з використанням лінії зв'язку, що розділяються (використовуються спільно кількома абонентами).
Розглянемо три основні найпоширеніші способи комутації абонентів у мережах:
- комутація каналів (circuit switching);
- комутація пакетів (packet switching);
- комутація повідомлень (message switching).
Комутація каналів
Комутація каналів передбачає утворення безперервного складового фізичного каналу із послідовно з'єднаних окремих канальних ділянок для прямої передачі між вузлами. Окремі канали з'єднуються між собою спеціальною апаратурою – комутаторами, які можуть встановлювати зв'язки між будь-якими кінцевими вузлами мережі. У мережі з комутацією каналів перед передачею даних завжди необхідно виконати процедуру встановлення з'єднання, у процесі якої створюється складовий канал.
Час передачі повідомлення при цьому визначається пропускною здатністю каналу, довгого зв'язку та розміром повідомлення.
Комутатори, а також канали, що з'єднують їх, повинні забезпечувати одночасну передачу даних декількох абонентських каналів. Для цього вони мають бути високошвидкісними та підтримувати будь-яку техніку мультиплексування абонентських каналів.
Переваги комутації каналів:
- постійна та відома швидкість передачі даних;
- правильна послідовність надходження даних;
- низький та постійний рівень затримки передачі даних через мережу.
Недоліки комутації каналів:
- можлива відмова мережі в обслуговуванні запиту на встановлення з'єднання;
- нераціональне використання пропускної спроможності фізичних каналів, зокрема неможливість застосування користувальницької апаратури, що працює з різною швидкістю. Окремі частини складового каналу працюють з однаковою швидкістю, оскільки мережі з комутацією каналів буферизують дані користувачів;
- обов'язкова затримка перед передачею даних через фазу встановлення з'єднання.
Комутація повідомлень – розбиття інформації на повідомлення, кожен із яких складається з заголовка та інформації.
Це спосіб взаємодії, при якому створюється логічний канал, шляхом послідовної передачі повідомлень через вузли зв'язку на адресу вказану в заголовку повідомлення.
При цьому кожен вузол приймає повідомлення, записує на згадку, обробляє заголовок, вибирає маршрут і видає повідомлення з пам'яті в наступний вузол.
Час доставки повідомлення визначається часом обробки у кожному вузлі, числом вузлів та пропускної спроможності мережі. Коли закінчується передача інформації з вузла А у вузол зв'язку, то вузол А стає вільним і може брати участь в організації іншого зв'язку між абонентами, тому канал зв'язку використовується більш ефективно, але система управління маршрутизації буде складною.
Сьогодні комутація повідомлень у чистому вигляді практично не існує.
Комутація пакетів - це спеціальний метод комутації вузлів мережі, який спеціально створювався для кращої передачі комп'ютерного трафіку (пульсуючого трафіку). Досліди з розробки найперших комп'ютерних мереж, в основі яких лежала техніка комутації каналів, показали, що цей вид комутації не дає можливості отримати високу пропускну здатність обчислювальної мережі. Причина крилася в пульсуючому характері трафіку, що генерують типові мережеві програми.
При комутації пакетів всі передані користувачем мережі повідомлення розбиваються у вихідному вузлі порівняно невеликі частини, звані пакетами. Необхідно уточнити, що повідомленням називається логічно завершена порція даних - запит на передачу файлу, відповідь цей запит, що містить весь файл, тощо. Повідомлення можуть мати довільну довжину, від кількох байт до багатьох мегабайт. Навпаки, пакети зазвичай можуть мати змінну довжину, але у вузьких межах, наприклад від 46 до 1500 байт (EtherNet). Кожен пакет забезпечується заголовком, в якому вказується адресна інформація, необхідна для доставки пакета вузлу призначення, а також номер пакета, який використовуватиметься вузлом призначення для збирання повідомлення.
Комутатори пакетної мережі відрізняються від комутаторів каналів тим, що вони мають внутрішню буферну пам'ять для тимчасового зберігання пакетів, якщо вихідний порт комутатора в момент прийняття пакета зайнятий передачею іншого пакета.
Переваги комутації пакетів:
- більш стійка до збоїв;
- висока загальна пропускна здатність мережі під час передачі пульсуючого трафіку;
- можливість динамічно перерозподіляти пропускну спроможність фізичних каналів зв'язку.
Недоліки комутації пакетів:
- невизначеність швидкості передачі між абонентами мережі;
- змінна величина затримки пакетів даних;
- можливі втрати даних через переповнення буферів;
- можливі порушення послідовності приходу пакетів.
У комп'ютерних мережах використовується комутація пакетів.
Способи передачі пакетів у мережах:
- Дейтаграмний спосіб– передача здійснюється як сукупність незалежних пакетів. Кожен пакет рухається мережею за своїм маршрутом і користувачеві пакети надходять у довільному порядку.
- Переваги: простота процесу передачі.
- Недоліки: низька надійність за рахунок можливості втрати пакетів та необхідність програмного забезпечення для складання пакетів та відновлення повідомлень.
- Логічний канал- це передача послідовності пов'язаних у ланцюжка пакетів, що супроводжуються встановленням попереднього з'єднання та підтвердженням прийому кожного пакета. Якщо перший пакет не прийнятий, то всі наступні пакети не будуть прийняті.
- Віртуальний канал– це логічний канал з передачею фіксованого маршруту послідовності пов'язаних у ланцюжка пакетів.
- Переваги: зберігається природна послідовність даних; стійкі шляхи руху трафіку; можливе резервування ресурсів.
- Недоліки: складність апаратної частини.
У цій статті ми розглянули основні методи комутації в обчислювальних мережах, з описом кожного методу комутації із зазначенням гідностей і недоліків.
Співрозмовники. Як правило, в мережах загального доступу неможливо надати кожній парі абонентів власну фізичну лінію зв'язку, якою вони могли б монопольно «володіти» і використовувати в будь-який час. Тому в мережі завжди застосовується будь-який спосіб комутації абонентів, який забезпечує поділ наявних фізичних каналів між кількома сеансами зв'язку та між абонентами мережі.
Комутація у міських телефонних мережах
Міська телефонна мережа - це сукупність лінійних та станційних споруд. Мережа, що має одну АТС, називається нерайонованою. Лінійні споруди такої мережі складаються лише з абонентських ліній. Типове значення ємності такої мережі становить 8-10 тисяч абонентів. При великих ємностях через різке збільшення довжини АЛ доцільно переходити на районовану побудову мережі. І тут територія міста ділиться на райони, у кожному з яких споруджується одна районна АТС (РАТС), до якої підключаються абоненти цього району. З'єднання абонентів одного району здійснюється через одну РАТС, абонентів різних РАТС – через дві. РАТС зв'язуються між собою сполучними лініями у загальному випадку за принципом "кожна з кожної". Загальна кількість пучків між РАТС дорівнює кількість РАТС/2. При зростанні ємності мережі число пучків СЛ, що зв'язують РATC між собою за принципом «кожна з кожної», починає різко зростати, що призводить до надмірного зростання витрати кабелю та витрат на організацію зв'язку. Тому при ємностях мережі понад 80 тисяч абонентів застосовують додатковий комутаційний вузол. На такій мережі зв'язок між АТС різних районів здійснюється через вузли вхідного повідомлення (УВС), а зв'язок усередині свого вузлового району (УР здійснюється за принципом "кожна з кожної" або через свій УВС).
Самостійна робота : стор. 646–651, 720–722, стор. 67–79, 542–544, –651, стор. 48–58; стор. 408–431
Повторювач (репітер) – передає електричні сигнали від однієї ділянки кабелю до іншого, попередньо посилюючи їх та відновлюючи їх форму. Використовується в локальних мережах для збільшення їхньої протяжності. У термінології OSI функціонує фізично.
Комутатори – багатопортові повторювачі, які зчитують адресу призначення кожного вхідного пакета та передають його лише через той порт, який з'єднаний із комп'ютером-отримувачем. Можуть функціонувати на різних рівнях OSI. (інша версія – канальний рівень)
Концентратор (hub) – багатопортовий пристрій для посилення сигналів під час передачі даних. Використовується для додавання в мережу робочих станцій або збільшення відстані між сервером і робочою станцією (сумарна пропускна здатність вхідних каналів вище пропускної здатності вихідного каналу). Працює як комутатор, але також може посилювати сигнал.
Мультиплексор (Пристрій або програма) – дозволяє передавати по одній комунікаційній лінії одночасно кілька різних сигналів.
Шлюз – передає дані між мережами або прикладними програмами, що використовують різні протоколи (способи кодування, фізичні середовища передачі даних), наприклад, підключення локальної мережі до глобальної. Функціонує на прикладному рівні.
Міст – з'єднує дві мережі з однаковими протоколами, посилює сигнал і пропускає лише ті сигнали, які адресовані комп'ютеру, що знаходиться з іншого боку моста. Інша редакція : комп'ютер із двома мережними картами, призначений для з'єднання мереж.
Маршрутизатор – (з'єднує різні ЛОМ, як і міст, пропускає тільки ту інформацію, яка призначена для сегмента, з яким він з'єднаний.) Відповідає за вибір маршруту передачі пакетів між вузлами. Вибір маршруту здійснюється на основі: - Протоколу маршрутизації, що містить інформацію про топологію мережі;
- Спеціального алгоритму маршрутизації.
Функціонує на мережевому рівні OSI.
Незрозумілі питання :
Пристрій сполучення ЕОМ з кількома каналами зв'язку називається:
- Концентратор / повторювач / мультиплексор / модем
Пристрій комутуючий кілька каналів зв'язку називається:
– мультиплексор передачі даних/концентратор/повторювач/модем
Основні поняття криптографії
Самостійна робота : стор. 695–699
Криптографія (шифрування) – кодування даних, що посилаються в мережу, так, щоб їх могли прочитати лише сторони, що беруть участь у конкретній операції. Надійність захисту залежить від алгоритму шифрування та довжини ключа у бітах.
Метод шифрування - Алгоритм, що описує порядок перетворення вихідного повідомлення в результуюче. приклад . Метод гамування - Заміна літер нотами за певним алгоритмом.
Ключ шифрування - Набір параметрів, необхідних для застосування методу. Інша редакція: – послідовність символів, збережених на жорсткому чи знімному диску.
Статичний ключ – не змінюється під час роботи з різними повідомленнями.
Динамічний ключ – для кожного повідомлення змінюється.
Типи методів шифрування .
– Симетричні : один і той же ключ використовується і для шифрування, і для дешифрування. Незручний в електронній комерції, оскільки продавець і покупець мають мати різні права до доступу інформації. Продавець посилає всім покупцям одні й ті ж каталоги, але покупці повертають йому конфіденційну інформацію про свої кредитні картки, і не можна змішувати замовлення та їхню оплату для різних покупців.
– Асиметричні (несиметричні ): ґрунтуються на спеціальних математичних методах, які створюють пару ключів так, що те, що зашифроване одним ключем, може бути дешифроване лише іншим, і навпаки. Один із ключів називається відкритим , може отримати кожен охочий. Другий ключ розробник ключа залишає собі, він називається закритим (секретним) .
Замовлення, договори шифруються відкритим ключем, але їх може прочитати лише власник закритого ключа. Якщо клієнт отримав файл, якого не підходить його ключ, значить його послала не його фірма.