Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Пояснювальна записка до навчальної дисципліни 6 Тематичний план на поточний навчальний рік

Пояснювальна записка до навчальної дисципліни 6 Тематичний план на поточний навчальний рік




Сторінка4/16
Дата конвертації10.03.2017
Розмір3.64 Mb.
ТипПояснювальна записка
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

Интерфейс широкому сенсі-формально визначена логічна і фізична межі між взаємодіючими незалежними об'єктами.

Інтерфейс задає параметри, процедури і характеристики взаємодії об'єктів.



Фізичний інтерфейс (що називається також портом) — визначається набором електричних зв'язків і характеристиками сигналів. Зазвичай він є роз'ємом з набором контактів, кожен з яких має певне призначення, наприклад, це може бути група контактів для передачі даних, контакт синхронізації даних і т. п. Пари роз'ємів з'єднуються кабелем, який складається з набору дротів, кожен з яких сполучає відповідні контакти.

Логічний інтерфейс — це набір інформаційних повідомлень певного формату, якими обмінюються два пристрої або дві програми (в даному випадку комп'ютер і периферійний пристрій), а також набір правил, що визначають логіку обміну цими повідомленнями.

У комп'ютері операції інтерфейсу реалізуються сукупністю апаратних і програмних засобів: інтерфейсною картою (апаратний пристрій) і спеціальною програмою, що управляє нею, яку часто називають драйвером відповідного периферійного пристрою.

У ПП інтерфейс найчастіше повністю реалізується апаратним пристроєм — контролером, хоча зустрічаються і програмно-керовані контролери для управління сучасними принтерами, що мають складнішу логіку.

Клієнт — модуль, призначений для формування повідомлень-запитів до віддаленої машини від різних застосовань, а потім прийому результатів і передачі їх відповідним застосованням.

Сервер — модуль, який постійно чекає приходу з мережі запитів від клієнтів і, прийнявши запит, намагається його виконати, можливо за участю локальної ОС; один сервер може виконувати запити відразу декількох клієнтів (послідовно або одночасно).

Дуже зручною і корисною функцією клієнтської програми є здатність відрізнити запит до віддаленого ресурсу від запиту до локального ресурсу. Якщо клієнтська програма уміє це робити, то застосовання не повинні піклуватися, наприклад, про те, з яким принтером вони працюють (локальним або віддаленим), клієнтська програма сама розпізнає і перенаправляє (redirect) запит до віддаленої машини. Звідси і назва, часто використовувана для клієнтського модуля, — редиректор. Іноді функції розпізнавання виділяються в окремий програмний блок, в цьому випадку редиректором називають не увесь клієнтський модуль, а тільки цей блок.

Терміни «клієнт» і «сервер» використовуються для позначення не лише програмних модулів, але і комп'ютерів, підключених до мережі. Якщо комп'ютер переважно надає свої ресурси іншим комп'ютерам мережі, то він називається сервером, а якщо він їх споживає — клієнтом. Іноді один і той же комп'ютер може одночасно грати ролі і сервера, і клієнта.

Надання користувачам спільного доступу до певного типу ресурсів, наприклад до файлів, називають також наданням сервісу (в даному випадку файлового сервісу). Зазвичай мережева операційна система підтримує декілька видів мережевих сервісів для своїх користувачів — файловий сервіс, сервіс друку, сервіс електронної пошти, сервіс віддаленого доступу і т. п. Програми, що реалізовують мережеві сервіси, відносяться до класу розподілених програм.



Розподілена програма — це -программа, яка складається з декількох взаємодіючих частин, причому кожна частина може виконуватися і, як правило виконується на окремому комп'ютері мережі.

Мережеві служби — це системні розподілені програми, що реалізовують мережеві сервіси. Вони часто є парами «клієнт-сервер» і є також невід'ємними компонентами ОС.

Проте в мережі можуть виконуватися і розподілені призначені для користувача застосовання. Розподілене застосовання також складається з декількох частин, кожна з яких виконує якусь певну закінчену роботу за рішенням прикладного завдання. Наприклад, одна частина застосовання, що виконується на комп'ютері користувача, може підтримувати спеціалізований графічний інтерфейс, друга — працювати на потужному віддаленому комп'ютері і займатися статистичною обробкою введених користувачем даних, третя — заносити отримані результати у базу даних на комп'ютері зі встановленою стандартною СУБД. Розподілені застосовання повною мірою використовують потенційні можливості розподіленої обробки, що надаються обчислювальною мережею, і тому часто називаються мережевими застосованнями.

Однією з основних, якщо не сказати головною, проблемою побудови мереж являється комутація. Кожен вузол, що виконує транзитну передачу трафіку, повинен уміти його комутувати, тобто забезпечити взаємодію користувачів мережі.

На технологію комутації безпосередньо впливає принцип вибору маршруту передачі інформаційних потоків через мережу. Маршрут, тобто послідовність транзитних вузлів мережі, які повинні пройти дані, щоб потрапити до одержувача, повинен вибиратися так, щоб одночасно досягалися дві мети. По-перше, дані кожного користувача повинні передаватися якнайшвидше, з мінімальними затримками в дорозі. По-друге, ресурси мережі повинні використовуватися максимально ефективно, так щоб мережа в одиницю часу передавала якомога більше даних, що поступають від усіх користувачів мережі. Завдання полягає в тому, щоб добитися поєднання цих цілей (егоїстичної мети окремого користувача і колективної мети мережі як єдиної системи). Комп'ютерні мережі традиційно вирішували цю проблему неефективно, на користь індивідуальних потоків, і тільки останнім часом з'явилися досконаліші методи маршрутизації.

Об'єднуючи в мережу декілька (більше двох) комп'ютерів, необхідно вирішити, яким чином з'єднати їх один з одним, іншими словами, вибрати конфігурацію фізичних зв'язків, або топологію.

Під топологією розуміють конфігурацію графа, вершинам якого відповідають кінцеві вузли мережі (наприклад, комп’ютери) та комунікаційне обладнання (наприклад, маршрутизатори), а ребрам – фізичні або інформаційні зв’язки між вершинами.

Число можливих варіантів конфігурацій різко зростає при збільшенні числа зв'язуваних пристроїв. Так, якщо три комп'ютери ми можемо зв'язати двома способами, то для чотирьох можна запропонувати вже шість топологічно різних конфігурацій (за умови нерозрізненості комп'ютерів).

Ми можемо сполучати кожен комп'ютер з кожним або ж зв'язувати їх послідовно, припускаючи, що вони спілкуватимуться, передаючи повідомлення один одного «транзитом». Транзитні вузли мають бути оснащені спеціальними засобами, що дозволяють їм виконувати цю специфічну посередницьку операцію. Транзитним вузлом може виступати як універсальний комп'ютер, так і спеціалізований пристрій.

Від вибору топології зв'язків істотно залежать характеристики мережі. Наприклад, наявність між вузлами декількох шляхів підвищує надійність мережі і робить можливим балансування завантаження окремих каналів. Простота приєднання нових вузлів, властива деяким топологиям, робить мережу легко розширюваною. Економічні міркування часто призводять до вибору топологий, для яких характерна мінімальна сумарна довжина ліній зв'язку.

Серед безлічі можливих конфігурацій розрізняють повнозв'язні і неповнозв’язні.



Повнозв'язна топологія відповідає мережі, в якій кожен комп'ютер безпосередньо пов'язаний з усіма іншими. Незважаючи на логічну простоту, цей варіант виявляється громіздким і неефективним. Дійсно, у такому разі кожен комп'ютер в мережі повинен мати велику кількість комунікаційних портів, достатню для зв'язку з кожним з інших комп'ютерів мережі. Для кожної пари комп'ютерів має бути виділена окрема фізична лінія зв'язку. (В деяких випадках навіть дві, якщо неможливе використання цієї лінії для двосторонньої передачі.) Повнозв'язні топології у великих мережах застосовуються рідко, оскільки для зв'язку N вузлів потрібно N(N - 1)/2 фізичних дуплексних ліній зв'язку, тобто має місце квадратична залежність від числа вузлів. Частіше цей вид топології використовується у багатомашинних комплексах або в мережах, що об'єднують невелику кількість комп'ютерів.

Усі інші варіанти засновані на неповнозв’язних топологіях, коли для обміну даними між двома комп'ютерами може знадобитися транзитна передача даних через інші вузли мережі.



Комірчаста топологія виходить з повнозв'язної шляхом видалення деяких зв'язків. Комірчаста топологія допускає з'єднання великої кількості комп'ютерів і характерна, як правило, для великих мереж.

У мережах з кільцевою топологією дані передаються по кільцю від одного комп'ютера до іншого. Головним достоїнством кільця є те, що воно за своєю природою забезпечує резервування зв'язків. Дійсно, будь-яка пара вузлів сполучена тут двома шляхами — за годинниковою стрілкою і проти неї. Кільце є дуже зручною конфігурацією і для організації зворотного зв'язку — дані, зробивши повний оберт, повертаються до вузла-джерела. Тому джерело може контролювати процес доставки даних адресатові. Часто ця властивість кільця використовується для тестування зв'язності мережі і пошуку вузла, працюючого некоректно. В той же час в мережах з кільцевою топологією необхідно вживати спеціальні заходи, щоб у разі виходу з ладу або відключення якого-небудь комп'ютера не уривався канал зв'язку між іншими вузлами кільця.



Зіркоподібна топологія утворюється у разі, коли кожен комп'ютер підключається безпосередньо до загального центрального пристрою, званому концентратором. У функції концентратора входить напрям передаваної комп'ютером інформації одному або усім іншим комп'ютерам мережі. Концентратором може виступати як універсальний комп'ютер, так і спеціалізований пристрій. До недоліків топології типу зірка відноситься вища вартість мережевого устаткування із-за необхідності придбання спеціалізованого центрального пристрою. Крім того, можливості по нарощуванню кількості вузлів в мережі обмежуються кількістю портів концентратора. Іноді має сенс будувати мережу з використанням декількох концентраторів, ієрархічно сполучених між собою зв'язками типу зірка. Отримувану в результаті структуру називають ієрархічною зіркою, а також деревом. Нині дерево є найпоширенішою топологією зв'язків як в локальних, так і глобальних мережах.

Особливим частковим випадком зірки являється конфігурація загальна шина. Тут центральним елементом виступає пасивний кабель, до якого за схемою «монтажного АБО» підключається декілька комп'ютерів (таку ж топологію мають багато мереж, що використовують безпровідний зв'язок, — роль загальної шини тут грає загальне радіосередовище). Передавана інформація поширюється по кабелю і доступна одночасно усім комп'ютерам, приєднаним до цього кабелю. Основними перевагами такої схеми є її дешевизна і простота приєднання нових вузлів до мережі, а недоліками — низька надійність (будь-який дефект кабелю повністю паралізує усю мережу) і невисока продуктивність (у кожен момент часу тільки один комп'ютер може передавати дані по мережі, тому пропускна спроможність ділиться тут між усіма вузлами мережі).

Тоді як невеликі мережі, як правило, мають типову топологію — зірка, кільце або загальна шина, для великих мереж характерна наявність довільних зв'язків між комп'ютерами. У таких мережах можна виділити окремі довільно пов'язані фрагменти (підмережі), що мають типову топологію, тому їх називають мережами зі змішаною топологією.

Ще однією новою проблемою, яку треба враховувати при об'єднанні трьох і більше комп'ютерів, є проблема їх адресації, точніше адресації їх мережевих інтерфейсів. Один комп'ютер може мати декілька мережевих інтерфейсів. Наприклад, для створення повнозв'язної структури з N комп'ютерів необхідно, щоб у кожного з них був N - 1 інтерфейс.

По кількості інтерфейсів адреси, що адресуються, можна класифікувати таким чином:


  • унікальна адреса (unicast) використовується для ідентифікації окремих інтерфейсів;

  • групова адреса (multicast) ідентифікує відразу декілька інтерфейсів, тому дані, помічені груповою адресою, доставляються кожному з вузлів, що входять до групи;

  • дані, спрямовані за широкомовною адресою (broadcast), мають бути доставлені усім вузлам мережі;

  • у новій версії протоколу IРv6 визначена адреса довільної розсилки (anycast), яка, так само як і групова адреса, задає групу адрес, проте дані, послані за цією адресою, мають бути доставлені не усім адресам цієї групи, а будь-якому з них.

Адреси можуть бути числовими (наприклад, 129.26.255.255 або 81.1а.ff.ff) і символьними (site.domen.ru, willi - winki).

Символьні адреси (імена) призначені для запам'ятовування людьми і тому зазвичай несуть смислове навантаження. Для роботи у великих мережах символьне ім'я може мати ієрархічну структуру, наприклад ftp-arch1.ucl.ac.uk. Ця адреса говорить про те, що цей комп'ютер підтримує ftp-архив в мережі одного з коледжів Лондонського університету (Universiti College London — ucl) і ця мережа відноситься до академічної гілки (ас) Інтернету Великобританії (United Kingdom — uk). При роботі в межах мережі Лондонського університету таке довге символьне ім'я явно надмірно і замість нього можна користуватися коротким символьним ім'ям ftp-arch1. Хоча символьні імена зручні для людей, із-за змінного формату і потенційно великої довжини їх передача по мережі не дуже економічна.

Множину всіх адрес, які є припустими в межах деякої схеми адресації, називають адресним простором.

Адресний простір може мати плоску (лінійну) організацію або ієрархічну організацію.

При плоскій організації безліч адрес ніяк не структурована. Прикладом плоскої числової адреси є МАС-адреса, призначена для однозначної ідентифікації мережевих інтерфейсів в локальних мережах. Така адреса зазвичай використовується тільки апаратурою, тому її намагаються зробити по можливості компактною і записують у вигляді двійкового або шістнадцятиричного числа, наприклад 0081005е24а8. При завданні МАС-адрес не потрібно виконання ручної роботи, оскільки вони зазвичай вбудовуються в апаратуру компанією-виробником, тому їх називають також апаратними адресами (hardware addreses). Використання плоских адрес є жорстким рішенням — при заміні апаратури, наприклад, мережевого адаптера, змінюється і адреса мережевого інтерфейсу комп'ютера.

При ієрархічній організації адресний простір організований у вигляді вкладених одна в одну підгруп, які, послідовно звужуючи область, що адресується, врешті-решт, визначають окремий мережевий інтерфейс.

Типовими представниками ієрархічних числових адрес є мережеві IР — і IРХ -адреси. У них підтримується дворівнева ієрархія, адреса ділиться на старшу частину — номер мережі і молодшу — номер вузла. Таке ділення дозволяє передавати повідомлення між мережами тільки на підставі номера мережі, а номер вузла використовується після доставки повідомлення в потрібну мережу; точно так, як і назва вулиці використовується листоношею тільки після того, як лист доставлений в потрібне місто.

На практиці зазвичай застосовують відразу декілька схем адресації, так що мережевий інтерфейс комп'ютера може одночасно мати декілька адрес-імен. Кожна адреса задіюється в тій ситуації, коли відповідний вид адресації найбільш зручний. А для перетворення адрес з одного виду в іншій використовуються спеціальні допоміжні протоколи, які називають протоколами дозволу адрес.

Користувачі адресують комп'ютери ієрархічними символьними іменами, які автоматично замінюються в повідомленнях, що передаються по мережі, ієрархічними числовими адресами. За допомогою цих числових адрес повідомлення передаються з однієї мережі в іншу, а після доставки повідомлення в мережу призначення замість ієрархічної числової адреси використовується плоска апаратна адреса комп'ютера. Проблема встановлення відповідності між адресами різних типів може вирішуватися як централізованими, так і розподіленими засобами.

При централізованому підході в мережі виділяється один або декілька комп'ютерів (серверів імен), в яких зберігається таблиця відповідності імен різних типів, наприклад символьних імен і числових адрес. Усі інші комп'ютери звертаються до сервера імен із запитами, щоб по символьному імені знайти числовий номер необхідного комп'ютера.

При розподіленому підході кожен комп'ютер сам зберігає усі призначені йому адреси різного типу. Тоді комп'ютер, якому необхідно визначити за відомою ієрархічною числовою адресою деякого комп'ютера його плоску апаратну адресу, посилає в мережу широкомовний запит. Усі комп'ютери мережі порівнюють адресу, що міститься в запиті, з власним. Той комп'ютер, у якого виявився збіг, посилає відповідь, що містить шукану апаратну адресу. Така схема використана в протоколі розв’язання адрес (Address Resolution Protocol, АRР) стека ТСР/IР.

Досі ми говорили про адреси мережевих інтерфейсів, комп'ютерів і комунікаційних пристроїв, проте кінцевою метою даних, що пересилаються по мережі, є не мережеві інтерфейси або комп'ютери, а виконувані на цих пристроях програми — процеси. Тому в адресі призначення разом з інформацією, що ідентифікує інтерфейс пристрою, повинна вказуватися адреса процесу, якому призначені посилані по мережі дані. Очевидно, що досить забезпечити унікальність адреси процесу в межах комп'ютера. Прикладом адрес процесів є номери портів ТСР і UDР, використовувані в стеку ТСР/IР.

Отже, нехай комп'ютери фізично пов'язані між собою відповідно до деякої топології і вибрана система адресації. Залишається невирішеною найважливіша проблема: яким способом передавати дані між кінцевими вузлами? Особливу складність приймає це завдання, коли топологія мережі неповнозв’язна. У такому разі обмін даними між довільною парою кінцевих вузлів (користувачів) повинен йти в загальному випадку через транзитні вузли.

З'єднання кінцевих вузлів через мережу транзитних вузлів називають комутацією. Послідовність вузлів, що лежать на шляху від відправника до одержувача, утворює маршрут.

У найзагальнішому вигляді завдання комутації може бути представлене у вигляді наступних взаємозв'язаних завдань.


  1. Визначення інформаційних потоків, для яких вимагається прокладати маршрути.

  2. Маршрутизація потоків.

  3. Просування потоків, тобто розпізнавання потоків і їх локальна комутація на кожному транзитному вузлі.

  4. Мультиплексування і демультиплексування потоків.

Інформаційним потоком, або потоком даних, називають безперервну послідовність даних, об'єднаних набором загальних ознак, що виділяють їх із загального мережевого трафіку.

Ознаки потоку можуть мати глобальне або локальне значення — в першому випадку вони однозначно визначають потік в межах усієї мережі, а в другому — в межах одного транзитного вузла. Пара адрес кінцевих вузлів для ідентифікації потоку — це приклад глобальної ознаки. Прикладом ознаки, локально визначаючої потік в межах пристрою, може служити номер (ідентифікатор) інтерфейсу цього пристрою, на який поступили дані.



Мітка потоку — це особливий тип ознаки. Вона є деяким числом, яке несуть усі дані потоку. Глобальна мітка призначається даним потоку і не міняє свого значення на всьому протязі його шляху передачі від вузла джерела до вузла призначення, таким чином вона унікально визначає потік в межах мережі. У деяких технологіях використовуються локальні мітки потоку, що динамічно міняють своє значення при передачі даних від одного вузла до іншого.

Завдання маршрутизації включає дві підзадачі:



  • визначення маршруту;

  • сповіщення мережі про вибраний маршрут.

Визначити маршрут — це означає вибрати послідовність транзитних вузлів і їх інтерфейсів, через які потрібно передавати дані, щоб доставити їх адресатові. Визначення маршруту — складне завдання, особливо коли конфігурація мережі така, що між парою взаємодіючих мережевих інтерфейсів існує безліч шляхів. Найчастіше вибір зупиняють на одному оптимальному за деяким критерієм маршруті. В якості критеріїв оптимальності можуть виступати, наприклад, номінальна пропускна спроможність і завантаженість каналів зв'язку; затримки, що вносяться каналами; кількість проміжних транзитних вузлів; надійність каналів і транзитних вузлів. Але навіть у тому випадку, коли між кінцевими вузлами існує тільки один шлях, при складній топології мережі його знаходження може бути нетривіальним завданням.

Маршрут може визначатися емпірично («вручну») адміністратором мережі на підставі різних міркувань, часто таких, що не формалізуються. Серед спонукальних мотивів вибору шляху можуть бути: особливі вимоги до мережі з боку різних типів застосовань, рішення передавати трафік через мережу певного постачальника послуг, припущення про пікові навантаження на деякі канали мережі, міркування безпеки.

Проте емпіричний підхід до визначення маршрутів мало придатний для великої мережі із складною топологією. В цьому випадку використовуються автоматичні методи визначення маршрутів. Для цього кінцеві вузли і інші обладнання мережі оснащуються спеціальними програмними засобами, які організовують взаємний обмін службовими повідомленнями, що дозволяє кожному вузлу скласти своє «уявлення» про мережу. Потім на основі зібраних даних програмними методами визначаються раціональні маршрути.

Абстрактний спосіб виміру міри близькості між двома об'єктами називається метрикою. Так, для виміру довжини маршруту можуть бути використані різні метрики — кількість транзитних вузлів, лінійна протяжність маршруту і навіть його вартість в грошовому вираженні. Для побудови метрики, що враховує пропускну спроможність, часто використовують наступний прийом: довжину кожного каналу-ділянки характеризують величиною, зворотною його пропускній спроможності.

Після того, як маршрут визначений (вручну або автоматично), потрібно оповістити про нього усі обладнання мережі. Повідомлення про маршрут повинне нести кожному транзитному пристрою приблизно таку інформацію: «кожного разу, коли в пристрій поступлять дані, що відносяться до потоку n, їх слід передати для подальшого просування на інтерфейс Р». Кожне подібне повідомлення про маршрут обробляється пристроєм, в результаті створюється новий запис в таблиці комутації. У цій таблиці локальній або глобальній ознаці (ознакам) потоку (наприклад, мітці, номеру вхідного інтерфейсу або адресі призначення) ставиться у відповідність номер інтерфейсу, на який пристрій повинен передавати дані, що відносяться до цього потоку.

Передача інформації транзитним пристроям про вибрані маршрути, так само як і визначення маршруту, може здійснюватися і вручну, і автоматично. Адміністратор мережі може зафіксувати маршрут, виконавши в ручному режимі конфігурацію пристрою, наприклад, жорстко скомутувавши на тривалий час певні пари вхідних і вихідних інтерфейсів (як працювали «телефонні панночки» на перших комутаторах). Він може також за власною ініціативою внести запис про маршрут в таблицю комутації.

Проте оскільки топологія і склад інформаційних потоків може мінятися (відмови вузлів або поява нових проміжних вузлів, зміна адрес або визначення нових потоків), гнучке рішення завдань визначення і завдання маршрутів припускає постійний аналіз стану мережі і оновлення маршрутів і таблиць комутації. У таких випадках завдання прокладення маршрутів, як правило, не можуть бути вирішені без досить складних програмних і апаратних засобів.
Питання 3.

Відкритою може бути названа будь-яка система (комп'ютер, обчислювальна мережа, ОС, програмний пакет, інші апаратні і програмні продукти), яка побудована відповідно до відкритих специфікацій.

Нагадаємо, що під терміном «специфікація» в обчислювальній техніці розуміють формалізований опис апаратних або програмних компонентів, способів їх функціонування, взаємодії з іншими компонентами, умов експлуатації, особливих характеристик. Зрозуміло, що не всяка специфікація є стандартом.

Під відкритими специфікаціями розуміються опубліковані, загальнодоступні специфікації, що відповідають стандартам і прийняті в результаті досягнення згоди після усебічного обговорення усіма зацікавленими сторонами.

Використання при розробці систем відкритих специфікацій дозволяє третім сторонам розробляти для цих систем різні апаратні або програмні засоби розширення і модифікації, а також створювати програмно- апаратні комплекси з продуктів різних виробників.

Відкритий характер стандартів і специфікацій важливий не лише для комунікаційних протоколів, але і для усіх різноманітних пристроїв і програм, що випускаються для побудови мережі. Модель OSI торкається тільки одного аспекту відкритості, а саме відкритості засобів взаємодії пристроїв, пов'язаних в комп'ютерну мережу. Тут під відкритою системою розуміється мережевий пристрій, готовий взаємодіяти з іншими мережевими пристроями за стандартними правилами, що визначають формат, зміст і значення повідомлень, що приймаються і відправляються.

Якщо дві мережі побудовано з дотриманням принципів відкритості, це дає наступні переваги:



  • можливість побудови мережі з апаратних і програмних засобів різних виробників, що дотримуються одного і того ж стандарту;

  • безболісна заміна окремих компонентів мережі іншими, досконалішими, що дозволяє мережі розвиватися з мінімальними витратами;

  • легкість сполучення однієї мережі з іншою.

Роботи по стандартизації обчислювальних мереж ведуться великою кількістю організацій. Залежно від статусу організацій розрізняють наступні види стандартів:

  • стандарти окремих фірм (наприклад, стек протоколів SNА компанії IВМ або графічний інтерфейс ОРЕN LООК для Unix-систем компанії Sun);

  • стандарти спеціальних комітетів і об'єднань, що створюються декількома компаніями, наприклад стандарти технології АТМ, що розробляються спеціально створеним об'єднанням АТМ Forum, що налічує близько 100 колективних учасників, або стандарти союзу Fast Ethernet Alliance по розробці стандартів 100 Мбіт Ethernet;

  • національні стандарти, наприклад, стандарт FDDI, що представляє один з численних стандартів інституту ANSI, або стандарти безпеки для операційних систем, розроблені центром NCSC Міністерства оборони США;

  • міжнародні стандарти, наприклад, модель і стек комунікаційних протоколів Міжнародної організації по стандартизації (ISO), численні стандарти Міжнародного союзу електрозв'язку (ITU), у тому числі стандарти на мережі з комутацією пакетів Х.25, мережі Frame Relay, ISDN, модеми і багато інших.

Деякі стандарти, безперервно розвиваючись, можуть переходити з однієї категорії в іншу. Зокрема, фірмові стандарти на продукцію, що отримала широке поширення, зазвичай стають міжнародними стандартами де- факто, оскільки змушують виробників з різних країн наслідувати фірмові стандарти, щоб забезпечити сумісність своїх виробів з цими популярними продуктами. Наприклад, через феноменальний успіх персонального комп'ютера компанії IВМ фірмовий стандарт на архітектуру IВМ РС став міжнародним стандартом де-факто.

Більше того, зважаючи на широке поширення деякі фірмові стандарти стають основою для національних і міжнародних стандартів де-юре. Наприклад, стандарт Ethernet, спочатку розроблений компаніями Digital Equiment, Intel і Хегох, через деякий час і в дещо зміненому виді був прийнятий як національний стандарт IЕЕЕ 802.3, а потім організація ISO затвердила його в якості міжнародного стандарту ISO 8802.3.

Організація взаємодії між обладанням мережі є складним завданням. Для вирішення складних завдань використовується відомий універсальний прийом — декомпозиція, тобто розбиття одного складного завдання на декілька простіших завдань-модулів. Декомпозиція полягає в чіткому визначенні функцій кожного модуля, а також порядку їх взаємодії (тобто міжмодульних інтерфейсів). При такому підході кожен модуль можна розглядати як «чорний ящик», абстрагуючись від його внутрішніх механізмів і концентруючи увагу на способі взаємодії цих модулів. В результаті такого логічного спрощення завдання з'являється можливість незалежного тестування, розробки і модифікації модулів. Так, будь-який з показаних на рис. 3.1 модулів може бути переписаним наново. Нехай, наприклад, це буде модуль А, і якщо при цьому розробники збережуть без зміни міжмодульні зв'язки (в даному випадку інтерфейси А-В і А-С), то це не зажадає ніяких змін в інших модулях.



Рис. 3.1. Приклад декомпозиції завдання


Ще ефективнішою концепцією, що розвиває ідею декомпозиції, являється багаторівневий підхід. Після представлення початкового завдання у вигляді безлічі модулів ці модулі групують і упорядковують по рівнях, що утворюють ієрархію. Відповідно до принципу ієрархії для кожного проміжного рівня можна вказати ті, що безпосередньо примикають до нього, сусідні вищерозміщений і нижчерозміщений рівні (рис. 3.2).

Група модулів, що становлять кожен рівень, для вирішення своїх завдань повинна звертатися із запитами тільки до модулів сусіднього рівня, що знаходиться нижче. З іншого боку, результати роботи кожного з модулів, віднесених до деякого рівня, можуть бути передані тільки модулям сусіднього вищерозміщеного рівня. Така ієрархічна декомпозиція завдання припускає чітке визначення функцій і інтерфейсів не лише окремих модулів, але і кожного рівня.




Рис. 3.2. Багаторівневий підхід — створення ієрархії завдань




Міжрівневий інтерфейс, що називається також інтерфейсом послуг, визначає набір функцій, які рівень, що знаходиться нижче, надає вищерозміщеному.

Такий підхід дає можливість проводити розробку, тестування і модифікацію окремого рівня незалежно від інших рівнів. Ієрархічна декомпозиція дозволяє, рухаючись від нижчого рівня до вищого, переходити до все більш і більш абстрактного, тобто і до простішого представлення початкового завдання.

Багаторівневе представлення засобів мережевої взаємодії має свою специфіку, пов'язану з тим, що в процесі обміну повідомленнями беруть участь, щонайменше, дві сторони, тобто в даному випадку необхідно організувати погоджену роботу двох ієрархій апаратних і програмних засобів, працюючих на різних комп'ютерах. Обидва учасники мережевого обміну повинні прийняти безліч угод. Наприклад, вони повинні погоджувати рівні і форму електричних сигналів, спосіб визначення розміру повідомлень, домовитися про методи контролю достовірності і т. п. Іншими словами, угоди мають бути прийняті на усіх рівнях, починаючи від найнижчого — рівня передачі бітів і закінчуючи найвищим, реалізовуючим обслуговування користувачів мережі. Кожен рівень підтримує інтерфейси двох типів. По-перше, це інтерфейси послуг з вище- і що міститься нижче рівнями «своєї» ієрархії засобів. По-друге, це інтерфейс із засобами взаємодії іншої сторони, розташованими на тому ж рівні ієрархії. Цей тип інтерфейсу називають протоколом. Таким чином, протокол завжди є одноранговим інтерфейсом.

По суті, терміни «протокол» і «інтерфейс» виражають одне і те ж поняття — формалізований опис процедури взаємодії двох об'єктів, але традиційно в мережах за ними закріпили різні зони дії : протоколи визначають правила взаємодії модулів одного рівня в різних вузлах, а інтерфейси — правила взаємодії модулів сусідніх рівнів в одному вузлі.

Ієрархічно організований набір протоколів, достатній для організації взаємодії вузлів в мережі, називається стеком протоколів.

Протоколи нижніх рівнів часто реалізуються комбінацією програмних і апаратних засобів, а протоколи верхніх рівнів, як правило, програмними засобами.

З того, що протокол є угодою, прийнятою двома взаємодіючими вузлами мережі, зовсім не витікає, що він обов'язково є стандартним. Але на практиці при реалізації мереж прагнуть використовувати стандартні протоколи. Це можуть бути фірмові, національні або міжнародні стандарти.

На початку 80-х років ряд міжнародних організацій по стандартизації, зокрема International Organization for Standardization (ISO), що часто називається також International Standards Organization, а також International Telecommunications Union (ITU) і деякі інші, — розробили стандартну модель взаємодії відкритих систем (Open System Іnterconnection, OSI). Ця модель зіграла значну роль в розвитку комп'ютерних мереж.

До кінця 70-х років у світі вже існувала велика кількість фірмових стеків комунікаційних протоколів, серед яких можна назвати, наприклад, такі популярні стеки, як DECnet, ТСР/IР і SNA. Така різноманітність засобів міжмережевої взаємодії вивела на перший план проблему несумісності пристроїв, що використовують різні протоколи. Одним з шляхів вирішення цієї проблеми у той час бачився загальний перехід на єдиний, загальний для усіх систем стек протоколів, створений з урахуванням недоліків вже існуючих стеків. Такий академічний підхід до створення нового стека розпочався з розробки моделі OSI і зайняв сім років (з 1977 по 1984 рік). Призначення моделі OSI полягає в узагальненому уявленні засобів мережевої взаємодії. Вона розроблялася в якості свого роду універсальної мови мережевих фахівців, саме тому її називають довідковою моделлю.

Модель OSI визначає, по-перше, рівні взаємодії систем в мережах з комутацією пакетів, по-друге, стандартні назви рівнів, по-третє, функції, які повинен виконувати кожен рівень. Модель OSI не містить описів реалізацій конкретного набору протоколів.

У моделі OSI засоби взаємодії діляться на сім рівнів: прикладний, представлення, сеансовий, транспортний, мережевий, канальний і фізичний. Кожен рівень має справу з абсолютно певним аспектом взаємодії мережевих пристроїв.

Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, що реалізовуються операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами. Модель не включає засобу взаємодії застосовань кінцевих користувачів. Важливо розрізняти рівень взаємодії застосовань і прикладний рівень семирівневої моделі.

Застосовання можуть реалізовувати власні протоколи взаємодії, використовуючи для цих цілей багаторівневу сукупність системних засобів. Саме для цього в розпорядження програмістів надається прикладний програмний інтерфейс (Аррlication Ргоgram Interface, АРI). Відповідно до ідеальної схеми моделі OSI застосовання може звертатися із запитами до самого верхнього рівня — рівня застосовань, проте на практиці багато стеків комунікаційних протоколів надають можливість програмістам безпосередньо звертатися до сервісів, або служб, нижче розташованих рівнів.



У стандартах ISO для позначень одиниць обміну даними, з якими мають справу протоколи рівних рівнів, використовується загальна назва протокольна одиниця даних (Protocol Data Unit, PDU). Для позначення одиниць обміну даними конкретних рівнів часто використовуються спеціальні назви, зокрема: повідомлення, кадр, пакет, дейтаграма, сегмент.



Фізичний рівень (physical layer) має справу з передачею потоку бітів по фізичних каналах зв'язку, таким як коаксіальний кабель, вита пара, оптоволоконний кабель або цифровий територіальний канал. Функції фізичного рівня реалізуються на усіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережевим адаптером або послідовним портом.

Фізичний рівень не вникає в сенс інформації, яку він передає. Для нього ця інформація представляє однорідний потік бітів, які треба доставити без спотворень і відповідно до заданої тактової частоти (інтервалом між сусідніми бітами).



Канальний рівень (data link layer) є першим рівнем (якщо йти від низу до верху), який працює в режимі комутації пакетів. На цьому рівні PDU зазвичай носить назву кадр (frame).

Функції засобів канального рівня визначаються по-різному для локальних і глобальних мереж.



  • У локальних мережах канальний рівень повинен забезпечувати доставку кадру між будь-якими вузлами мережі. При цьому передбачається, що мережа має типову топологію, наприклад загальну шину, кільце, зірку або дерево (ієрархічну зірку). Прикладами технологій локальних мереж, застосування яких обмежене типовими топологиями, є Ethernet, FDDI, Token Ring.

  • У глобальних мережах канальний рівень повинен забезпечувати доставку кадру тільки між двома сусідніми вузлами, сполученими індивідуальною лінією зв'язку. Прикладами двоточкових протоколів (як часто називають такі протоколи) можуть служити широко поширені протоколи РРР і НDLС. На основі двоточкових зв'язків можуть бути побудовані мережі довільної топології.

Для зв'язку локальних мереж між собою або для доставки повідомлень між будь-якими кінцевими вузлами глобальної мережі використовуються засоби вищого мережевого рівня.

Однією з функцій канального рівня є підтримка інтерфейсів з фізичним рівнем, що пролягає нижче, і вищерозміщеним мережевим рівнем. Мережевий рівень направляє канальному рівню пакет для передачі в мережу або приймає від нього пакет, отриманий з мережі. Фізичний рівень використовується канальним як інструмент, який приймає і передає в мережу послідовності бітів.

Одним із завдань канального рівня є виявлення і корекція помилок. Для цього канальний рівень фіксує межі кадру, поміщаючи спеціальну послідовність бітів в його початок і кінець, а потім додає до кадру контрольну суму, яка називається також контрольною послідовністю кадру (Frame Check Sequence, FCS). Контрольна сума обчислюється по деякому алгоритму як функція від усіх байтів кадру. За значенням FCS вузол призначення зможе визначити, чи не були спотворені дані кадру в процесі передачі по мережі.

Проте перш, ніж переправити кадр фізичному рівню для безпосередньої передачі даних в мережу, канальному рівню може знадобиться вирішити ще одне важливе завдання. Якщо в мережі використовується середовище, що розділяється, то перш ніж фізичний рівень почне передавати дані, канальний рівень повинен перевірити доступність середовища. Функції перевірки доступності середовища, що розділяється, іноді виділяють в окремий підрівень управління доступом до середовища (Media Access Control, МАС).

Протоколи канального рівня реалізуються комп'ютерами, мoстами, комутаторами і маршрутизаторами, В комп'ютерах функції канального рівня реалізуються спільними зусиллями мережевих адаптерів і їх драйверів.

Мережевий рівень (network layer) служить для утворення єдиної транспортної системи, що об'єднує декілька мереж, і називається складеною мережею, або інтернетом.

Технологія, що дозволяє сполучати в єдину мережу безліч мереж, в загальному випадку побудованих на основі різних технологій, називається технологією міжмережевої взаємодії.

Щоб зв'язати між собою мережі, побудовані на основі технологій, що так відрізняються, потрібні додаткові засоби, і такі засоби надає мережевий рівень.

Функції мережевого рівня реалізуються:



  • групою протоколів;

  • спеціальними пристроями — маршрутизаторами.

Однією з функцій маршрутизатора є фізичне з'єднання мереж. Маршрутизатор має декілька мережевих інтерфейсів, подібних до інтерфейсів комп'ютера, до кожного з яких може бути підключена одна мережа. Таким чином, усі інтерфейси маршрутизатора можна вважати вузлами різних мереж. Маршрутизатор може бути реалізований програмно, на базі універсального комп'ютера (наприклад, типова конфігурація Unix або Windows включає програмний модуль маршрутизатора). Проте частіше маршрутизатори реалізуються на базі спеціалізованих апаратних платформ. До складу програмного забезпечення маршрутизатора входять протокольні модулі мережевого рівня.

Дані, які необхідно передати через складену мережу, поступають на мережевий рівень від вищерозміщеного транспортного рівня. Ці дані забезпечуються заголовком мережевого рівня. Дані разом із заголовком утворюють пакет — так називається PDU мережевого рівня. Заголовок пакету мережевого рівня має уніфікований формат, не залежний від форматів кадрів канального рівня тих мереж, які можуть входити в складену мережу, і несе разом з іншою службовою інформацією дані про адресу призначення цього пакету.

Для того, щоб протоколи мережевого рівня могли доставляти пакети будь-якому вузлу складеної мережі, ці вузли повинні мати адреси, унікальні в межах цієї складеної мережі. Такі адреси називаються мережевими, або глобальними. Кожен вузол складеної мережі, який має намір обмінюватися даними з іншими вузлами складеної мережі, повинен мати мережеву адресу разом з адресою, призначеною йому на канальному рівні.

Визначення маршруту є важливим завданням мережевого рівня. Маршрут описується послідовністю мереж (чи маршрутизаторів), через які повинен пройти пакет, щоб потрапити до адресата. Маршрутизатор збирає інформацію про топологію зв'язків між мережами і на її основі будує таблиці комутації, які в даному випадку носять спеціальну назву таблиць маршрутизації.

Відповідно до багаторівневого підходу мережевий рівень для вирішення свого завдання звертається до канального рівня, що пролягає нижче. Увесь шлях через складену мережу розбивається на ділянки від одного маршрутизатора до іншого, причому кожна ділянка відповідає шляху через окрему мережу.

Для того, щоб передати пакет через чергову мережу, мережевий рівень поміщає його в поле даних кадру відповідної канальної технології, вказуючи в заголовку кадру канальну адресу інтерфейсу наступного маршрутизатора. Мережа, використовуючи свою канальну технологію, доставляє кадр з інкапсульованим в нього пакетом за заданою адресою. Маршрутизатор витягає пакет з прибулого кадру і після необхідної обробки передає пакет для подальшого транспортування в наступну мережу, заздалегідь упакувавши його в новий кадр канального рівня в загальному випадку іншої технології. Таким чином, мережевий рівень грає роль координатора, організуючого спільну роботу мереж, побудованих на основі різних технологій.

На закінчення відмітимо, що на мережевому рівні визначаються два види протоколів. Перший вид — протоколи, що маршрутизуються, — реалізують просування пакетів через мережу. Саме ці протоколи зазвичай мають на увазі, коли говорять про протоколи мережевого рівня. Проте часто до мережевого рівня відносять і інший вид протоколів, що називаються маршрутизуючими протоколами, або протоколами маршрутизації. За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань, на підставі якої здійснюється вибір маршруту просування пакетів.



Транспортний рівень (transport layer) забезпечує застосованням або верхнім рівням стека — прикладному, представлення і сеансовому — передачу даних з тією мірою надійності, яку їм потрібно. Модель OSI визначає п'ять класів транспортного сервісу від нижчого класу 0 до вищого класу 4. Ці види сервісу відрізняються якістю послуг, що надаються : терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне — здатністю до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як спотворення, втрата і дублювання пакетів.

Усі протоколи, починаючи з транспортного рівня і вище, реалізуються програмними засобами кінцевих вузлів мережі — компонентами їх мережевих операційних систем. В якості прикладу транспортних протоколів можна привести протоколи ТСР і UDР стека ТСР/IР і протокол SРХ стека Novell.



Сеансовий рівень (session lауег) забезпечує управління взаємодією сторін: фіксує, яка із сторін є активною зараз, і надає засоби синхронізації сеансу. Ці засоби дозволяють в ході довгих передач зберігати інформацію про стан цих передач у вигляді контрольних точок, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки, а не розпочинати усе з початку. На практиці небагато застосовань використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується у вигляді окремих протоколів. Функції цього рівня часто об'єднують з функціями прикладного рівня і реалізують в одному протоколі.

Рівень представлення (presentation lауег), як випливає з його назви, забезпечує представлення передаваної по мережі інформації, не міняючи при цьому її змісту. За рахунок рівня представлення інформація, що передається прикладним рівнем однієї системи, завжди зрозуміла прикладному рівню іншої системи. За допомогою засобів цього рівня протоколи прикладних рівнів можуть здолати синтаксичні відмінності в уявленні даних або ж відмінності в кодах символів, наприклад кодів АSСП і ЕВСDIС. На цьому рівні можуть виконуватися шифрування і дешифрування даних, завдяки яким секретність обміну даними забезпечується відразу для усіх прикладних служб. Прикладом такого протоколу є протокол SSL (Secure Socket Layer — шар захищених сокетів), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека ТСР/IР.

Прикладний рівень (аррlication lауег) — це насправді просто набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі дістають доступ до ресурсів, що розділяються, таким як файли, принтери або гіпертекстові веб-сторінки, а також організовують свою спільну роботу, наприклад, по протоколу електронної пошти. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, зазвичай називається повідомленням.

Існує дуже велика різноманітність протоколів і відповідних служб прикладного рівня. Приведемо в якості прикладу декілька найбільш поширених реалізацій мережевих файлових служб: NFS і FТР в стеку ТСР/IР, SМВ в Мicrosoft Windows, NСР в операційній системі Novell Net Ware.



Укладач: Хахановський В.Г.

Міністерство ВНУТРІШНІХ СПРАВ УКРАЇНИ

НаціональнА АКАДЕМІЯ ВНУТРІШНІХ СПРАВ
Кафедра інформаційних технологій
ЗАТВЕРДЖУЮ

Начальник кафедри

полковник міліції

________________В.А.Кудінов


____.________ 20__

ПЛАН-КОНСПЕКТ ПРОВЕДЕННЯ

ЛЕКЦІЙНОГО ЗАНЯТТЯ
ТЕМА №2. Основи передачі даних

З навчальної дисципліни: “Комп’ютерні мережі та телекомунікаційні технології”

Категорія слухачів: курсанти

Навчальна мета: надати знання щодо характеристик каналів зв’язку і методів передачі даних в інформаційно-телекомунікаційних системах

Виховна мета: вивчити коректність поведінки при роботі з комп’ютерними та програмними засобами, використання в практичній діяльності законообгрунтованої термінології, пов’язаної з інформаційними відносинами в суспільстві

Розвивальна мета: підвищити інтелектуальний рівень курсанта, розширити світогляд щодо можливостей, напрямів та законності використання досягнень інформаційних технологій в правоохоронній діяльності

Навчальний час: 2 години

Навчальне обладнання, ТЗН: персональний комп’ютер (ноутбук), мультимедійний проектор

Наочні засоби: спеціальна презентація за темою лекції

Міжпредметні та міждисциплінарні зв’язки: забезпечуючі дисципліни – «Інформатика»;

забезпечувані дисципліни – «Комп’ютерна розвідка», «Інформаційна безпека», «Захист інформації в інформаційно телекомунікаційних системах»

План лекції (навчальні питання):

1. Фізичне середовище передачі даних та характеристики каналів зв’язку.

2. Кодування даних, методи кодування.

3. Просування даних каналами зв’язку. Комутація каналів і пакетів.

Література:

  1. Фред Халсалл. Передача данных, сети компьютеров и взаимосвязь открытых систем. — М.: Радио и связь, 1995.

  2. Столлиигс В. Передача данных. — 4-е изд. СПб.: Питер, 2004.

  3. Столлиигс В. Современные компьютерные сети, 2-е изд. — СПб.: Питер, 2003.

  4. Куроуз Дж.у Росс К. Компьютерные сети, 4-е изд. — СПб.: Питер, 2004.

  5. Таиеибаум Э. Компьютерные сети, 4-е изд. — СПб.: Питер, 2002.

  6. Фейт Сидни. ТСР/ІР. Архитектура, протоколы, реализация. — М.: Лори, 2000.

  7. Стивен Браун. Виртуальные частные сети. — М.: Лори, 2001.

  8. Шринивас Вегешиа. Качество обслуживания в сетях ІР. — М.:Вильямс, 2003.

  9. Дуглас Э. Камер. Сети ТСР/ІР. Том 1. Принципы, протоколы и структура. — М.:Вильяме, 2003.

  10. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы стандарты, интерфейсы/Перев. с англ. - М.: Мир, 1990.

  11. Ричард Стивене. Протоколы ТСР/ІР. Практическое руководство. — Спб.: БХВ, 2003.

  12. Слепов Н.Я . Синхронные цифровые сети SDN. М.: Эко-Трендз, 1998.

  13. Уолрэпд Дж. Телекоммуникационные и компьютерные сети. Вводный курс. — М.: Постмаркет, 2001.

  14. Гольдштейи Б. С., Пинчук А. В., Суховицкий А. Л. ІР-телефония. — Радио и связь, 2001.

  15. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Новые технологии и оборудование ІР-сетей. — СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 2000.

  16. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Сетевые операционные системы. 2-е изд. СПб.: Питер, 2008.

  17. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для ВУЗов. 4-е изд.- СПб.: Питер, 2011.

  18. Телекомунікаційні та інформаційні мережі: Підручник для вищіх навчальних закладів./ П.П.Воробієнко, Л.А.Нікітюк, П.І.Резніченко. – К.: САММІТ-КНИГА, 2010.

  19. Бройдо В.Л., Ильина О.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 4-е изд. – СПб.: Питер, 2011.


КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЇ
Питання 1. Лінія зв'язку (line) в загальному випадку - це фізичне середовище, по якому передаються інформаційні сигнали, пристрої передачі даних та проміжне мережне обладнання.

Лінії зв'язку використовують різне фізичне середовище. Це можуть бути кабель «скручена пара» чи коаксіальний кабель (носієм є метал, в основному мідь), оптоволоконний кабель (носієм є надпрозоре скло, кварц чи пластик) та навколишній простір (носієм є ефір).

В одній лінії зв'язку можна створити декілька каналів зв'язку (віртуальних або логічних каналів), наприклад шляхом частотного або часового розділення каналів. Якщо канал зв'язку монопольно використовує лінію зв'язку, тоді лінію зв'язку називають каналом зв'язку (channel). Канал зв'язку - це засіб односторонньої передачі даних.

Канали передачі даних - це засоби двостороннього обміну даними, які містять лінії зв'язку і апаратуру передачі (прийому) даних. Канали передачі даних об’єднують між собою джерело інформації і приймач інформації.

Роздільне середовище (моноканал) – фізичне середовище передачі даних, до якого безпосередньо підключено декілька передавачів вузлів мережі. При чому в кожен момент часу тільки один з передавачів отримує доступ до роздільного середовища.

Фізичні канали зв'язку діляться на декілька типів залежно від того, можуть вони передавати інформацію в обох напрямах або ні.



  • Дуплексний канал забезпечує одночасну передачу інформації в обох напрямах. Дуплексний канал може складатися з двох фізичних середовищ, кожне з яких використовується для передачі інформації тільки в одному напрямі. Можливий варіант, коли одне середовище служить для одночасної передачі зустрічних потоків, в цьому випадку застосовують додаткові методи виділення кожного потоку з сумарного сигналу.

  • Напівдуплексний канал також забезпечує передачу інформації в обох напрямах, але не одночасно, а по черзі. Тобто впродовж певного періоду часу інформація передається в одному напрямі, а протягом наступного періоду — в зворотному.

  • Симплексний канал дозволяє передавати інформацію тільки в одному напрямі. Часто дуплексний канал складається з двох симплексних каналів.

Характеристики фізичних каналів

Існує велика кількість характеристик, пов'язаних з передачею трафіку через фізичні канали.



Трафік - це об'єм інформації, що передається по комп’ютерній мережі за певний період часу, зазвичай, за добу чи місяць. Трафік часто поділяють на вхідний та вихідний. Вхідний трафік, це інформація, що надходить на комп'ютер користувача. Вихідний трафік це, відповідно, інформація, що відправляється до мережі з комп’ютера користувача.

Запропоноване навантаження — це потік даних, що поступає від користувача на вхід мережі. Запропоноване навантаження можна характеризувати швидкістю вступу даних в мережу — у бітах в секунду (чи кілобітах, мегабітах і т. д.).

Швидкість передачі даних (information rate або throughput, обидва англійські терміни використовуються рівноправно) — це фактична швидкість потоку даних, що пройшов через мережу. Ця швидкість може бути менша, ніж швидкість запропонованого навантаження, оскільки дані в мережі можуть спотворюватися або втрачатися.

  • Місткість каналу зв'язку (сарасitу), що називається також пропускною спроможністю, є максимально можливою швидкістю передачі інформації по каналу.

Специфікою цієї характеристики є те, що вона відбиває не лише параметри фізичного середовища передачі, але і особливості вибраного способу передавання дискретної інформації по цьому середовищу. Наприклад, місткість каналу зв'язку в мережі Ethernet на оптичному волокні дорівнює 10 Мбіт/с. Ця швидкість являється гранично можливою для поєднання технології Ethernet і оптичного волокна. Проте для того ж самого оптичного волокна можна розробити і іншу технологію передачі даних, що відрізняється способом кодування даних, тактовою частотою і іншими параметрами, яка матиме іншу місткість. Так, технологія Fast Ethernet забезпечує передачу даних по тому ж оптичному волокну з максимальною швидкістю 100 Мбіт/с, а технологія Gigabit Ethernet - 1000 Мбіт/с. Передавач комунікаційного пристрою повинен працювати зі швидкістю, рівній пропускній спроможності каналу. Ця швидкість іноді називається бітовою швидкістю передавача (bit rate of transmitter).

  • Смуга пропускання (bandwidth) — цей термін може ввести в оману, тому що він використовується в двох різних значеннях. По-перше, з його допомогою можуть характеризувати середовище передачі. В цьому випадку він означає ширину смуги частот, яку лінія передає без істотних спотворень. З цього визначення зрозуміле походження терміну. По-друге, термін «смуга пропускання» використовується як синонім терміну «місткість каналу зв'язку». У першому випадку смуга пропускання вимірюється в герцах (Гц), в другому — у бітах в секунду. Розрізняти значення цього терміну треба по контексту, хоча іноді це зробити важко. Звичайно, краще було б використовувати різні терміни для різних характеристик, але існують традиції, які змінити важко. Таке подвійне використання терміну «смуга пропускання» вже увійшло до багатьох стандартів і книг, тому і в цій лекції ми наслідуватимемо підхід, що склався. Треба також враховувати, що цей термін в його другому значенні є навіть поширенішим, ніж місткість, тому з цих двох синонімів ми використовуватимемо смугу пропускання.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16