Дайте характеристику режимам передачи данных кратко
Обновлено: 04.07.2024
Асинхронная передача– способ передачи данных, при котором информация посылается поблочно с произвольными временными интервалами. При этом каждый передаваемый блок содержит некоторое число битов данных, которые начинаются стартовым битом и завершаются необязательным битом четности и одним, полутора или двумя стоповыми битами (концевиками). Общий для передающей и принимающей стороны таймер не используется (он давал бы им возможность разделять данные на отдельные блоки, основываясь на точных временных интервалах).
Синхронная передача базируется на согласовании таймеров передающего и принимающего устройства. При этом происходит разделение групп битов и передача их по блокам, которые называются кадрами. Для начала синхронизации и периодической проверки ее точности используются специальные символы. Поскольку биты посылаются в синхронизированном виде, необходимость в стартовом и стоповых битах отпадает. Передача прекращается по окончании блока и начинается при поступлении нового. Такой старт-стоповый подход гораздо эффективнее, чем асинхронная передача. Обнаружив ошибку, схема определения и исправления ошибок просто запрашивает повторную передачу. Для синхронной передачи используется более сложное оборудование, поэтому она обходится дороже, чем асинхронная.
Существует три режима передачи данных в сети
1. Симплексный – передача данных только в одном направлении.
3. Полудуплексный – попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами.
Наиболее скоростным и эффективным режимом работы для компьютерных сетей является дуплексный режим передачи данных.
Коммутация данных – это передача данных, при которой канал передачи данных может попеременно использоваться для обмена информацией между различными узлами сети. Альтернативой является некоммутируемый канал, когда канал закрепляется за абонентом сети (выделенные линии).
Способы коммутации данных
Службы Интернета.
На уровни приложений взаимодействие в сети Интернет может осуществляться по нескольким протоколам, каждый из которых определяет порядок работы при совершении различных действий:
- передача файлов — использует протокол FTP (File Transfer Protocol);
Особенностью протоколов уровня приложений является то, что обмен служебной информацией между ними производится в символьном виде.
По виду используемых протоколов Интернет принято делить на службы. Наиболее распространены службы:
1) WWW (Wide Word Web, всемирная паутина) - это самая популярная служба Интернета. Ее нередко отождествляют с Интернетом, хотя на самом деле это лишь одна из его многочисленных служб.
World Wide Web — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web-cmpaницами. Группы тематически объединенных Web-страниц называют Web-узлами (Web-сайтили простосайт). Один физический Web-сервер может содержать достаточно много Web-узлов, каждому из которых, как правило, отводится отдельный каталог на жестком диске сервера.
2) Электронная почта (E-mail). Ее обеспечением в Интернете занимаются специальные почтовые серверы (специальный выделенный компьютер или программное обеспечение). Один узловой компьютер Интернета может выполнять функции нескольких серверов и обеспечивать работу различных служб, оставаясь при этом универсальным компьютером, на котором можно выполнять и другие задачи.
Но автоматическая работа серверов сети организована с использованием четырехзначного числового адреса. Поэтому необходим перевод доменных имен в связанные с ними IР-адреса, которым и занимаются серверы службы имен доменов DNS.
6) Служба передачи файлов (FTP). Прием и передача файлов составляют значительный процент от прочих Интернет - услуг. Необходимость в передаче файлов возникает при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов, при передаче архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации.
Служба FTP имеет свои серверы на которых хранятся архивы данных. Протокол FTP работает одновременно с двумя TCP-соединениями между сервером и клиентом. По одному соединению идет передача данных, а второе соединение используется как управляющее. Протокол FTP также предоставляет серверу средства для идентификации обратившегося клиента.
8) ICQ(/ seek you — я тебя ищу). Интернет-пейджер прообраз социальной сети. Эта служба предназначена для поиска сетевого IP-адреса человека, подключенного в данный момент к Интернету. Необходимость в подобной услуге связана с тем, что большинство пользователей не имеют постоянного IP-адреса. Те компьютеры, которые включены в Интернет на постоянной основе, имеют постоянные IP-адреса. Большинство же пользователей подключаются к Интернету лишь на время сеанса. Им выдается динамический IP-адрес, действующий только в течение данного сеанса.
Для обеспечения работы с каждой службой Интернета используется специализированное программное обеспечение:
· Для работы с электронной почтой и телеконференциями используется программа Outlook Express (существуют специализированные службы: E-mail и др.);
· Для организации голосовой или видеосвязи с удаленным ПК используется Microsift NetMeeting.
· Существует несколько популярных программ для работы с чатом: mIRC.exe, chat.exe и т.д..
Доменная система имен
При присваивании серверу символьного имени используется так называемая доменная система имен (Domain Name System), основанная на иерархии доменов. В соответствии с ней домен на каждом уровне определяет имена подчиненных уровней. Доменный адрес имеет вид нескольких идентификаторов, разделенных точками:
domain_n .. domain 2.domain 1
Чем дальше (правее) расположен в адресе домен, тем шире охватываемая им область. Домен высшего уровня (самый правый) представляет собой либо двухбуквенный шифр страны, либо трехбуквенный код, описывающий род деятельности владельца.
Основные двухбуквенные домены: Россия — ru, США — us, Германия — de, Англия — uk и т. д.
Трехбуквенные домены имеют следующий смысл:
- com — коммерческие организации;
- edu — учебные организации;
- gov — правительственные организации;
- int — международные организации;
- mil — военные организации;
- net — сетевые организации;
- org — некоммерческие организации.
При обращении к серверу по символьному имени компьютер преобразовывает его в IP-адрес, запрашивая его у, так называемого, DNS-сервера — узла, обладающего соответствующей базой данных.
Порты и службы
IP-адрес позволяет точно идентифицировать компьютер, но в ряде случаев этого недостаточно, т.к. на каждом узле могут быть одновременно запущены разные службы Интернета, обеспечивающие передачу электронной почты, файлов, гипертекстовой информации и т. п., а каждая служба использует свой протокол прикладного уровня.
Унифицированный указатель ресурсов
Адрес любого файла во всемирном масштабе определяется унифицированным указателем ресурсов (Uniform Resource Locator, URL).
Адрес URL состоит из трех частей.
1. Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обычно обозначается именем протокола, соответствующего данной службе.
2. Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс:
При записи URL-адреса важно точно соблюдать регистр символов. В отличие от правил работы в MS-DOS и Windows, в Интернете строчные и прописные символы считаются разными.
Именно в форме URL и связывают адрес ресурса с гипертекстовыми ссылками на Web-страницах. При щелчке на гиперссылке броузер посылает запрос для поиска и доставки ресурса, указанного в ссылке.
Модемы
Модем - это устройство, предназначенное для подсоединения компьютера к обычной телефонной линии. Название происходит от сокращения двух слов - Модуляция и Демодуляция.
Компьютер вырабатывает дискретные электрические сигналы (последовательности двоичных нулей и единиц), а по телефонным линиям информация передается в аналоговой форме (то есть в виде сигнала, уровень которого изменяется непрерывно, а не дискретно). Модемы выполняют цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразования. При передаче данных, модемы накладывают цифровые сигналы компьютера на непрерывную частоту телефонной линии (модулируют ее), а при их приеме демодулируют информацию и передают ее в цифровой форме в компьютер. Модемы передают данные по обычным, то есть комутированным, телефонным каналам со скоростью от 300 до 56 000 бит в секунду, а по арендованным (выделенным) каналам скорость может быть и выше. Кроме того, современные модемы осуществляют сжатие данных перед отправлением, и соответственно, реальная скорость может превышать максимальную скорость модема.
По конструктивному выполнению модемы бывают встроенными (вставляются в системный блок компьютера в один из слотов расширения) и внешними (подключаются через один из коммуникационных портов, имеют отдельный корпус и собственный блок питания). Однако, без соответствующего коммуникационного программного обеспечения, важнейшей составляющей которого является протокол, модемы не могут работать. Наиболее распространенными протоколами модемов являются v.32 bis, v.34, v.42 bis и прочие.
На выбор типа модема влияют следующие факторы:
· цена: внешние модемы стоят дороже, поскольку в цену входит стоимость корпуса и источника питания;
· наличие свободных портов/слотов: внешний модем подсоединяется к последовательному порту. Внутренний модем к слоту на материнской плате. Если порты или слоты занятые, нужно выбрать одно из устройств;
· удобство пользования: на корпусе внешнего модема имеются индикаторы, отображающие его состояние, а также выключатель источника питания. Для установки внешнего модема не нужно разбирать корпус компьютера.
Организация сетевого обмена данными. Модель OSI
Для управления сетевым обменом данными используется несколько протоколов.
Под протоколом понимаются правила и описание работы сети, включающие правила установления и поддержания связи в сети, правила обращения с информационными пакетами, их описание и правила обработки.
Поскольку, при обмене информацией по сети требуется оговаривать множество деталей, поэтому протокол, реализующий все правила обмена данными, был бы чрезмерно сложным и неудобным в использовании. Поэтому применяют несколько протоколов, решающих задачу передачи данных на разных уровнях взаимодействия.
Наибольшей проблемой при создании глобальной сети является обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и передачи данных. Для ее решения международный институт стандартизации ISO разработал базовую модель взаимодействия открытых систем OSI, на основе которой и строится работа глобальной сети.
В модели OSI средства взаимодействия делятся на семь уровней:
прикладной, представительный, сеансовый, транспортный (TCP), сетевой (IP - адресный сетевого уровня), уровень соединения (канальный) и физический.
Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств. В модели OSI каждому уровню присвоено стандартное имя и определено, какие функции должен выполнять каждый уровень.
Взаимодействия на каждом уровне определяется своим протоколом. Взаимодействие протоколов разных уровней определяется многоуровневой сетевой моделью.
Интернетом называется глобальная совокупность компьютерных сетей, передача данных в которых организована на основе совокупности протоколов TCP IP (Internet Protocol). Различные части Интернета (отдельные локальные сети, сети Ethernet, Token Ring - сети на телефонных линиях и т. п.), соединяются между собой посредством компьютеров, которые называются узлами.
Протокол IP (Internet Protocol) - это адресный протокол сетевого уровня. По нему каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный IP адрес. IP-адрес состоит из четырех байт, например, 127.21.13.21. Структура адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходит пакет данных, имея информацию о соседних узлах и связях по IP-адресу может определить на какой следующий узел передать пакет для его оптимальной передачи в точку назначения. Процесс определения пути пакета называется маршрутизацией. Узлы, или программы, выполняющие функции маршрутизации, называются маршрутизаторами.
Получатель (TCP-процесс) распаковывает IP-пакеты и получает TCP-пакеты, далее распаковывает их и объединяет данные. Для обеспечения целостности данных при передаче и их защиты от искажения помехами в сетях используется специальная система кодов, исправляющих ошибки. Наиболее простым примером таких кодов является код, использующий добавление к каждому пакету контрольной суммы (а к каждому байту — бита контроля четности).
Обмен данными между каждым подключенным пользователем и провайдером также регламентируется протоколами, определяемыми видом подключения, техническими возможностями провайдера и видом сети, через которую осуществляется подключение.
Например, при подключении через цифровую телефонную линию используется протокол ISDN (Integrated Services Digital Network, цифровая сеть с интегрированными службами), при подключении через обычную телефонную сеть используются протоколы: SLIP (Serial Line Internet Protocol, протокол интернета для последовательной сети), или PPP (Point-to-point Protocol, протокол "точка-точка") - предпочтительнее, т.к. использует более совершенные методы сжатия данных и обнаружения ошибок.
Адресация в Интернете
Компьютеры в Интернете идентифицируются по IP-адресу, уникальному в пределах всего Интернета. Цифровой IP-адрес это 32-разрядное двоичное слово вида: ХХХХХХХХ. ХХХХХХХХ . ХХХХХХХХ . ХХХХХХХХ (Сеть . подсеть . компьютер)
Однако пользователям крайне неудобно производить обращение к требуемому серверу с использованием IP-адресов, так как они не несут никакого осмысленного значения и трудны для запоминания. Поэтому серверам Интернета присваивают символьные адреса. Все приложения Интернета позволяют пользоваться символьными именами вместо числовых IP-адресов.
Существует два способа передачи информации в физической передающей среде: цифровой и аналоговый.
При цифровом способе данные по проводнику передаются импульсно, путем смены текущего напряжения: нет напряжения - "0", есть напряжение - "1".
При аналоговом способе цифровые данные передаются посредством управления параметрами сигнала несущей частоты.
Сигнал несущей частоты представляет собой гармоническое колебание, описываемое уравнением:
x = x max sin (ωt + φ 0 ),
где x - амплитуда колебаний,
ω - частота колебаний,
t - время колебаний,
φ 0 - начальная фаза колебаний.
Передать цифровые данные по аналоговому каналу можно, управляя одним из параметров сигнала несущей частоты: амплитудой, частотой или фазой. Поскольку необходимо передавать данные в двоичном виде (последовательность единиц и нулей), то можно предложить следующие способы управления (модуляции): амплитудный, частотный, фазовый.
Амплитудная модуляция "0" - отсутствие сигнала, т.е. отсутствие колебаний несущей частоты; "1" - наличие сигнала, т.е. наличие колебаний несущей частоты. Есть колебания - единица, нет колебаний - нуль:
Частотная модуляция Частотная модуляция предусматривает передачу сигналов 0 и 1 на разной частоте. При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 происходит изменение частоты колебаний сигнала:
Фазовая модуляция При переходе от 0 к 1 и от 1 к 0 меняется фаза колебаний, т.е. "направление" колебаний.
Канал передачи данных
Канал передачи - это комплекс технических средств и среды распространения, обесп5ечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот и с определенной скоростью передачи между сетевыми станциями и узлами сети.
В зависимости от среды распространения сигналов каналы могут быть проводными, радио, спутниковыми.
В зависимости от частотного диапазона различают каналы узкополосные и широкополосные.
Канал называется узкополосным, если по нему передаются данные только на одной частоте.
Канал называется широкополосным, если он пропускает много частот, т.е. каждый абонент работает в пределах этого канала на своей собственной частоте.
Каналу передачи присваивается название "аналоговый" или "цифровой", в зависимости от способа передачи сигналов электросвязи. Если на разных участках канала применяется тот и другой методы, канал передачи называется смешанным.
Характеристики процесса передачи данных
Для характеристики процесса передачи данных в компьютерной сети по каналам связи используются следующие понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации.
Режимы передачи данных
Симплексный - передача данных только в одном направлении (телевидение, радио); Полудуплексный - прием и передача информации осуществляется поочередно (рация); Дуплексный - одновременные передача и прием данных (телефон).
Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом работы и позволяет эффективно использовать вычислительные возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой скоростью передачи данных по каналам связи.
Коды передачи данных
Информация передается по каналам связи в виде специальных кодов. Коды эти стандартизованы и определены рекомендациями ISO (International Organization for Standardization) - Международной организации по стандартизации или международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ).
Наиболее распространенным кодом передачи по каналам связи является код ASCII , принятый для обмена информацией практически во всем мире (отечественный аналог - код КОИ-7).
Если для передачи кодовой комбинации используется столько линий, сколько битов эта комбинация содержит, т.е. каждый бит передается по отдельному проводу, то это - параллельная передача или передача параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается для внутренних связей ЭВМ и для небольших расстояний между абонентами сети. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание физической передающей среды и обладает плохой помехозащищенностью.
Типы синхронизации данных
Процессы передачи или приема информации в компьютерных сетях могут быть привязаны к определенным временным отметкам, т.е. один из процессов может начаться только после того, как получит полностью данные от другого процесса. Такие процессы называются синхронными.
В то же время существуют процессы, в которых нет такой привязки и они могут выполняться независимо от степени полноты переданных данных. Такие процессы называются асинхронными.
Синхронизация данных - согласование различных процессов во времени. В системах передачи данных используются два способа передач данных: синхронный и асинхронный.
При асинхронной передаче каждый символ передается отдельной посылкой. Стартовые биты предупреждают приемник о начале передачи. Затем передается символ. Для определения достоверности передачи используется бит четности (бит четности равен 1, если количество единиц в символе нечетно, и 0 в противном случае). Последний бит ("стоп-бит") сигнализирует об окончании передачи.
Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование. Недостатки: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита четности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита четности невозможно определить достоверность полученной информации.
Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит четности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными.
При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приемника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется циклический избыточный код обнаружения ошибок ( CRC - Cyclic Redundance Check ). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации. Если код, сформированный при приеме, совпадает с кодом, сформированным при передаче - ошибок нет. Блок данных принят. Если же последовательности не совпадают - ошибка. Передача повторяется до положительного результата проверки. Если повторные передачи не дают положительного результата, то фиксируется состояние аварии.
Преимущества: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок. Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.
Передача данных играет очень большую роль в электронике.
Последовательный метод передачи информации
Есть просто два провода, источник электрического сигнала и приемник электрического сигнала, которые цепляются к этим проводам.
Это ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ.
Самый простой способ — сигнал есть (лампочка горит) — это ЕДИНИЧКА, сигнала нет (лампочка не горит) — это НОЛЬ
Если пораскинуть мозгами, можно придумать еще несколько различных комбинаций. Например, широкий импульс принять за единичку, а узкий — за ноль:
Или даже вообще взять за единичку и ноль фронт и срез импульса. Внизу рисунок, если подзабыли, что такое фронт и срез импульса.
А вот и практическая реализация:
Скорость обмена данными
Представьте себе картину… Студенты, идет лекция… Преподаватель диктует лекцию, а студенты ее записывают
Но если преподаватель очень быстро диктует лекцию и в придачу эта лекция по физике или матанализу, то в результате получаем:
Почему же так произошло?
Данная проблема в разных стандартах последовательной передачи данных решается по-разному:
Чаще всего, используется первый способ: в устройствах связи заранее устанавливается необходимая скорость обмена данными. Для этого используется тактовый генератор, который вырабатывает импульсы для синхронизации всех узлов устройства, а также для синхронизации процесса связи между устройствами.
Управление потоком
Решается эта проблема различными методами:
Оба метода очень распространены. Иногда они используются одновременно: и на физическом уровне, и на уровне протокола обмена.
Режимы связи
Симплексная связь
В этом случае Получатель может только принимать сигналы от отправителя и никак не может на него повлиять. Это в основном телевидение или радио. Мы можем их только или смотреть или слушать.
Полудуплексная связь
В этом режиме и отправитель и получатель могут передавать друг другу сигналы поочередно, если канал свободен. Отличный пример полудуплексной связи — это рации. Если оба абонента будут трещать каждый в свою рацию одновременно, то никто никого не услышит.
— Первый, первый. Я второй. Как слышно?
— Слышу вас нормально, отбой!
Сигнал может посылать только отправитель, в этом случае получатель его принимает. Либо сигнал может отправлять получатель, а в этом случае отправитель его получает. То есть и отправитель и получатель имеют равные права на доступ к каналу (линии связи). Если они сразу оба будут передавать сигнал в линию, то, как я уже сказал, ничего из этого не получится.
Дуплексная связь
В этом режиме и прием и передача сигнала могут вестись сразу в двух направлениях одновременно. Яркий тому пример — разговор по мобильному или домашнему телефону, или разговор в Skype.
Есть два метода передачи данных в физической передающей среде: цифровой и аналоговый. При цифровом методе информаци перелается по проводнику импульсно, путем смены текущего напряжения, нет напряжения — 0, есть — 1. При аналоговом методе цифровые данные транспортируются через управления характеристиками сигнала несущей частоты. Сигнал несущей частоты являет собой гармоническое колебание:
x = xmax sin (ωt + φ0), где х — амплитуда колебаний, ω — частота колебаний, t — время колебаний, φ0 — начальная фаза колебаний.
Передавать цифровую информацию по аналоговому каналу можно, нужно управлять одной из характеристик сигнала несущей частоты, амплитуды или фазы. Методы модуляции рассмотрим позже.
Канал передачи данных
Канал передачи — это комплекс технических методов и среды распространения, который реализует передачу сигнала электросвязи в конкретной полосе частот и с определенной скорость транспортировки между сетевыми узлами и станциями сети. Сигналы могут быть проводными, радио, спутниковыми в зависимости от среды распространения.
Каналы бывают узкополосные и широкополосные в зависимости от частотного диапазона. Узкополосным называют канал, если по нему передается информация только по одной частоте. Широкополосным, если он пропускает много частот.
Характеристики процесса передачи данных
Режим транспортировки указывает на метод коммуникаций между двумя узлами.
Типы синхронизации данных
Процессы транспортировки или приема данных в информационных сетях могут быть привязаны к определенным временным меткам. Такой процесс можно назвать синхронной передачей, это значит, что передатчик и приемник синхронизируются от одного источника. Синхросигнал может передаваться по отдельному каналу связи, либо вписываться в основной сигнал с помощью самосинхронизирующего кодирования. В таком режиме передатчик постоянно активен — он постоянно посылает битовую последовательность, и если это не биты информации, то биты заполнителя. При асинхронной передаче передатчик и приемник не пользуются общим источником синхронизации. Передача порции данных может стартовать в любой момент времени. При этом время передачи между передатчиком и приемником для соседних блоков информации может быть разным. Плюсы асинхронной системы, это недорогое интерфейсное оборудование. Недостатки: треть битов уходит на служебные биты (старт,стоп, четность), невысокая скорость транспортировки. При множественной ошибке бит четности не справится с определением достоверной информации. Асинхронная передача реализуется в системах, где обмен информации проходит время от времени, и не требует высокой скорости передачи. Плезиохронная передача определяет, почти синхронность, узлы которые участвуют в обмене синхронизруются каждый от личного источника номинально совпадающими частотами. Со временем набегает расхождение, которое компенсируется периодичной вставкой лишними данными. Качество таких систем определяется:
- Скорость передачи данных — количество бит переданных за единицу времени.
- Задержка доставки информации — время от передачи информации источником до его приема получателем.
- Уровень ошибок — может трактоваться как вероятность безошибочной передачи данных, либо как среднестатистическое число ошибочных бит. К примеру вероятность 0,999 указывает на 1 ошибку на 1000 бит — это плохой канал. В обычных локальных сетях уровень ошибок равен 1 на 10 8 — 10 12 бит.
Коды передачи данных
Информация транспортируется по линиям связи в виде специальных кодов. Коды определенны рекомендациями ISO. Самым распространенным кодом является код ASCII. Если для транспортировки кодовой комбинации нужно столько линий, сколько битов эта комбинация содержит, т.е. каждый бит транспортируется по отдельному проводу, то это — параллельная передача или передача параллельным кодом. Предпочтение такой передаче отдается для внутренних связей ЭВМ и для небольших расстояний между абонентами сети. Передача параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но требует повышенных затрат на создание физической передающей среды и обладает плохой помехозащищенностью.
Читайте также: