Реферат сети передачи данных

Обновлено: 05.07.2024

Осознав важность идеи internet, несколько правительственных организаций в США стали работать над ее реализацией. И наибольшего успеха в этом добилось агентство Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), создавшее стек протоколов TCP/IP. Возникший в конце 60-х гг. как проект объединения сетей нескольких крупных исследовательских организаций, в наше время TCP/IP стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом de facto для реализации глобальных сетевых соединений. Сеть Internet - это одна из реализаций технологии internet, которая объединяет около 10 млн. компьютеров по всему миру, которые взаимодействуют друг с другом с помощью стека протоколов TCP/IP.

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

Курсовая - копия.docx

1 История развития протоколов передачи данных

2 Развитие протоколов передачи данных

3 Основные протоколы передачи данных. Стеки протоколов. Привязка

4 Модель ISO/OSI

5 Уровни модели ISO/OSI

Список использованных источников

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра Строительного материаловедения и технологий

Теоретические основы информатики

Выполнил: Л.Е. Каурцева

студент гр. ПГС-12

Руководитель: А.М. Даминова

1 История развития протоколов передачи данных 5

2 Развитие протоколов передачи данных 7

3 Основные протоколы передачи данных. Стеки протоколов. Привязка 13

3.3 NetBIOS/SMB 15

3.6 РОРЗ и SMTP 17

3.11 Frame Relay 19

3.12 AppleTalk 19

4 Модель ISO/OSI 21

5 Уровни модели ISO/OSI 23

5.1 Физический уровень 23

5.2 Канальный уровень 24

5.3 Сетевой уровень 24

5.4 Транспортный уровень 25

5.5 Сеансовый уровень 25

5.6 Уровень представления данных 25

5.7 Прикладной уровень 26

Список использованных источников 28

Введение

Благодаря возникновению и развитию сетей передачи данных появился новый, высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Первоначально сети использовались главным образом для научных исследований, но затем они стали проникать буквально во все области человеческой деятельности. При этом большинство сетей существовало совершенно независимо друг от друга, решая конкретные задачи для конкретных групп пользователей. В соответствии с этими задачами выбирались те или иные сетевые технологии и аппаратное обеспечение. Построить универсальную физическую сеть мирового масштаба из однотипной аппаратуры просто невозможно, поскольку такая сеть не могла бы удовлетворять потребности всех ее потенциальных пользователей. Одним нужна высокоскоростная сеть для соединения машин в пределах здания, а другим - надежные коммуникации между компьютерами, разнесенными на сотни километров. Тогда возникла идея объединить множество физических сетей в единую глобальную сеть, в которой использовались бы как соединения на физическом уровне, так и новый набор специальных "соглашений" или протоколов. Эта технология, получившая название internet, должна была позволить компьютерам "общаться" друг с другом независимо от того, к какой сети и каким образом они подсоединены.

Серия протоколов TCP/IP - яркий пример открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену). Это позволяет любому разработчику создавать свое программное обеспечение, необходимое для взаимодействия по Internet. TCP/IP привлекает своей масштабируемостью, предоставляя одинаковые возможности глобальным и локальным сетям.

1 История развития протоколов передачи данных

С каждым годом растет количество передаваемой информации, ширится сеть Интернет, растут предоставляемые услуги по использованию средств связи, появляются новые технологии, а что же происходит в России с ее огромными просторами и, доставшейся в наследство от СССР, устаревшей инфраструктурой кабельных сетей и связного оборудования (таблица 1). Рассмотрим историю возникновения протоколов передачи данных на примере сетей и модемов (диаграмма 1).

Изучение устройств связи, объединённых каналами передачи данных и коммутирующими устройствами. Характеристика процесса передачи данных. Исследование структуры, компонентов и способов описания конфигурации сетей. Классификация сетей по типу среды передачи.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	20.02.2013
Размер файла	21,3 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Сети передачи данных

1. Сети передачи данных

2. Характеристика процесса передачи данных

3.1 По территориальной распространенности

3.2 По типу функционального взаимодействия

3.3 По типу сетевой топологии

3.4 По типу среды передачи

3.5 По функциональному назначению

3.6 По скорости передач

3.7 По сетевым операционным системам

3.8 По необходимости поддержания постоянного соединения

С ростом производительности вычислительной техники и увеличением мощности и сложности приложений, применяемых для решения бизнес-задач современного предприятия, растет необходимость в грамотно построенных, высокопроизводительных сетевых коммуникациях. Современные методы ведения бизнеса, а также территориальная распределенность офисов компаний обуславливают развитие мультисервисных сетей, интегрирующих воедино локальные вычислительные сети, телефонную сеть и другие средства телекоммуникаций.

В последние годы идеология построения корпоративных сетей претерпела коренные изменения. Эти изменения связаны не столько с увеличением пропускной способности каналов связи и ростом производительности сетевого оборудования, но и в основном с интеграцией всех типов передаваемого трафика при передаче в единую сетевую инфраструктуру. Переход к такой идеологии был обусловлен появлением спроса на новые типы услуг, а также попытками обеспечить наиболее эффективное использование пропускной способности каналов связи. Построение сетевых и телекоммуникационных комплексов является сложной и ответственной задачей. Это связано с тем, что необходимо учитывать особые требования по использованию имеющихся каналов связи, по защите от несанкционированного доступа, по предоставлению пользователям сети дополнительных сервисов, при этом все решения должны быть ориентированы на выполнение бизнес-задач компании-заказчика. Последствия непродуманных решений могут привести к низкой производительности системы при высокой стоимости её компонентов, высоким издержкам на администрирование, дополнительным инвестициям на оптимизацию реализованного решения, утрате данных, простоям.

1. Сети передачи данных

Существуют следующие виды сетей передачи данных:

Телефонные сети -- сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигнала между электрическим и видимым/слышимым.

Компьютерные сети -- сети, оконечными устройствами которых являются компьютеры.

По принципу коммутации сети делятся на:

Сети с коммутацией каналов -- для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и мало предсказуемый.

Сети с коммутацией пакетов -- данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками -- пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинство компьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде.

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) -- система связи компьютеров или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило -- различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

2. Характеристика процесса передачи данных

коммутирующий связь конфигурация передача

Передатчик - устройство, являющееся источником данных.

Приемник - устройство, принимающее данные.

Приемником могут быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.

Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.

Особняком в этом отношении стоят ЛВС, где в качестве передающей среды используются витая пара ПРОВОДОВ, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.

Существуют три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный.

Симплексный режим - передача данных только в одном направлении.

Примером симплексного режима передачи является система, в которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях симплексная передача практически не используется. Полудуплексный режим - попеременная передача информации, когда источник и приемник последовательно меняются местами.

Яркий пример работы в полудуплексном режиме - разведчик, передающий в Центр информацию, а затем принимающий инструкции из Центра.

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. Пример дуплексного режима - телефонный разговор.

Процессы передачи или приема информации в вычислительных 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 передачи данных: синхронный и асинхронный.

При синхронной передаче информация передается блоками, которые обрамляются специальными управляющими символами. В состав блока включаются также специальные синхросимволы, обеспечивающие контроль состояния физической передающей среды, и символы, позволяющие обнаруживать ошибки при обмене информацией. В конце блока данных при синхронной передаче в канал связи выдается контрольная последовательность, сформированная по специальному алгоритму. По этому же алгоритму формируется контрольная последовательность при приеме информации из канала связи. Если обе последовательности совпадают - 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.

При асинхронной передаче данные передаются в канал связи как последовательность битов, из которой при приеме необходимо выделить байты для последующей их обработки. для этого каждый байт ограничивается стартовым и стоповым битами, которые и позволяют про извести выделение их из потока передачи. Иногда в линиях связи с низкой надежностью используется несколько таких битов. Дополнительные стартовые и стоповые биты несколько снижают эффективную скорость передачи данных и соответственно пропускную способность канала связи. В то же время асинхронная передача не требует дорогостоящего оборудования и отвечает требованиям организации диалога в вычислительной сети при взаимодействии персональных ЭВМ.

3. Классификация

3.1 По территориальной распространенности

PAN (Personal Area Network) -- персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

CAN (Campus Area Network -- кампусная сеть) -- объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

MAN (Metropolitan Area Network) -- городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

3.2 По типу функционального взаимодействия

1. Клиент-сервер - вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

2. Смешанная сеть - информационная сеть, построенная в результате интеграции территориальных и локальных сетей. Обычно смешанная сеть состоит из группы разнотипных сетей, соединенных друг с другом ретрансляционными системами.

3. Одноранговая сеть - это компьютерная сеть, основанная на равноправии участников. В такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и сервером. Участниками сети являются пиры.

4. Многоранговая сеть предполагает наличие неравноправных компьютеров - мощных серверов, осуществляющих управление сетью: распределение ресурсов между станциями, разграничение прав доступа пользователей, хранение и резервирование информации, контроль над периферийными устройствами.

3.3 По типу сетевой топологии

Топология сети - способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

1. Шина (Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем присоединенным к нему компьютерам.)

2. Кольцо (данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому)

3. Двойное кольцо (Первое кольцо -- основной путь для передачи данных. Второе -- резервный путь, дублирующий основной.)

4. Звезда(каждый компьютер с помощью отдельного кабеля подключается к общему центральному устройству, называемому концентратором.)

5. Ячеистая (каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети.)

6. Решётка (узлы образуют регулярную многомерную решётку.)

7. Дерево (между любыми двумя узлами существует только один путь)

8. Fat Tree (связи в утолщенном дереве становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева.)

3.4 По типу среды передачи

1. Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)

2. Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне)

3.5 По функциональному назначению

1. Сети хранения данных (архитектурное решение для подключения внешних устройств хранения данных, таких как дисковые массивы, ленточные библиотеки, оптические приводы к серверам таким образом, чтобы операционная система распознала подключённые ресурсы как локальные.)

2. Серверные фермы (ассоциация серверов, соединенных сетью передачи данных и работающих как единое целое.)

3. Сети управления процессом

4. Сети SOHO, домовые сети (разновидность локальной вычислительной сети, позволяющая пользователям нескольких компьютеров обмениваться данными, играть в сетевые игры и выходить в Интернет, проложенная в пределах одного здания (обычно жилого) или объединяющая несколько близлежащих зданий.)

3.6 По скорости передач

1. низкоскоростные (до 10 Мбит/с),

2. среднескоростные (до 100 Мбит/с),

3. высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

3.7 По сетевым операционным системам

1. На основе Windows

2. На основе UNIX

3. На основе NetWare

4. На основе Cisco

3.8 По необходимости поддержания постоянного соединения

1. Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP

2. Онлайновая сеть, например Интернет и GSM

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

Столь привлекательная простота доступа оборачивается серьезнейшей проблемой защиты информации, которая приобретает особую остроту сейчас, когда мировая Сеть все активнее используется для электронной коммерции. Неупорядоченность передачи пакетов и невозможность отследить маршрут их продвижения также представляют собой важные проблемы, поскольку препятствуют реализации таких необходимых в современных коммуникациях возможностей, как передача мультимедийных данных в реальном времени.

Список литературы

Студентки механико-математического факультета

Кафедры информационных систем Турсынкали Алии

В реферате подробно описывается определения сети передачи данных, классификации, видов сетей.

Подробно рассказывается о структуре и компонентах сетей, а также о различных типах каналов передачи. Все расписано в примерах, что очень важно для лучшего восприятия информации. Очень хорошо написано о типах сетей по территориальной распространенности. Описаны способы описания конфигурации сетей.

Раскрыты цели использования тех или иных типов сетей, на каких ОС устанавливать.

В заключении поставлены задачи по нынешним проблемам сетей передачи данных.

Подобные документы

курсовая работа [69,5 K], добавлен 06.01.2013

Понятие сетей передачи данных, их виды и классификация. Оптико-волоконные и волоконно-коаксиальные сети. Использование витой пары и абонентских телефонных проводов для передачи данных. Спутниковые системы доступа. Сети персональной сотовой связи.

реферат [287,1 K], добавлен 15.01.2015

Характеристика современного состояния цифровых широкополосных сетей передачи данных, особенности их применения для передачи телеметрической информации от специальных объектов. Принципы построения и расчета сетей с использованием технологий Wi-Fi и WiMax.

дипломная работа [915,0 K], добавлен 01.06.2010

Архитектура вычислительных сетей, их классификация, топология и принципы построения. Передача данных в сети, коллизии и способы их разрешения. Протоколы TCP-IP. OSI, DNS, NetBios. Аппаратное обеспечение для передачи данных. Система доменных имён DNS.

реферат [1,1 M], добавлен 03.11.2010

Исследование и анализ беспроводных сетей передачи данных. Беспроводная связь технологии wi–fi. Технология ближней беспроводной радиосвязи bluetooth. Пропускная способность беспроводных сетей. Алгоритмы альтернативной маршрутизации в беспроводных сетях.

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

СЕТИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Одновременно огромный скачок произошел в технике защиты передачи от помех. От простых способов обнаружения ошибок путем проверки перфоленты на четность числа пробитых в ней отверстий удалось перейти к высоконадежным кодам не только обнаруживающим, но и исправляющим ошибки. Самое же главное, была создана микроэлектронная база. Она позволила сделать сложную аппаратуру компактной и экономичной по расходу электроэнергии. Все это открыло возможности построения технических средств передачи с огромной скоростью и ознаменовало наступление новой эпохи развития документальной связи.

От первых систем передачи данных к системе Х.25
Общая структура системы передачи данных показана на рис. 1. Она включает канал передачи данных, на каждом конце которого находятся линейное устройство передачи данных (ЛУПД) и оконечное устройство передачи данных (ОУПД). В официальном издании рекомендаций бывшего МККТТ на английском языке приняты названия Data Circuit terminating Equipment (DCE) и Data Terminal Equipment (DTE). В русском переводе упомянутого документа использованы термины: аппаратура окончания канала данных (АКД) и оконечное оборудование данных (ООД), которые представляются не вполне удачными с точки зрения традиций русскоязычной научно-технической терминологии.

Именно поэтому автор предпочитает более понятные названия, приведенные в тексте. Необходимость введения таких понятий объясняется расширением номенклатуры абонентских устройств, существенно усложняющих задачи их согласования с линией связи.

Телетайпы и другие терминалы с клавиатурой, снабженные устройствами отображения или не имеющие таковых, системы дистанционного ввода заданий с устройствами считывания, печатающие устройства и сканеры, автоматизированные лабораторные установки с различными физическими датчиками, персональные или любые другие ЭВМ с разнообразными периферийными устройствами - все они охватываются понятием ОУПД при условии, что включены для работы в сеть связи.

Задачей ЛУПД является также преобразование сигналов. Если канал передачи данных аналоговый, то данные от терминала поступают на модем (модулятор-демодулятор). Если же канал передачи данных является цифровым, то двоичные данные преобразуются в стандартную форму сбалансированного кода для передачи по линии сигналами, не содержащими составляющей постоянного тока. Другой функцией ЛУПД является выполнение совместно с ОУПД процедур установления, поддержания и прекращения соединений между передающим и приемным концами.

Канал передачи данных - это любая передающая среда. По способу его работы различают симплексную, полудуплексную и дуплексную связь (рис. 2). При симплексной связи, показанной на рис. 2, а, данные всегда перемещаются в одном направлении, как показано сплошными линиями. При этом не исключается возможность передачи в противоположном направлении подтверждений со стороны приемного конца, которые показаны штриховыми линиями.

При полудуплексной связи (рис. 2, б) данные передаются в обоих направлениях, но попеременно. Термин "полудуплексная связь", означающий попеременное применение симплексной связи то в одном, то в другом направлении, не применялся в технике связи до его введения специалистами по вычислительной технике.

При дуплексной связи, как показано на рис. 2, в, данные передаются в обоих направлениях одновременно. При этом как при полудуплексной, так и при дуплексной связи также передаются подтверждения, показанные штриховыми линиями. Физически для симплексной или полудуплексной работы должна использоваться либо одна пара проводов, по которой сигналы передаются в обоих направлениях, либо две пары проводов, по каждой из которых сигналы передаются в одном направлении. Первый способ применяется, когда в тракте нет усилителей, и называется двухпроводным соединением. Второй способ применяется при наличии усилителей и называется четырехпроводным соединением. Дуплексная работа требует четырехпроводного соединения.

Если работа передающего и приемного концов тракта передачи данных полностью согласована во времени, то на приемном конце каждый переданный символ может быть выделен. В противном случае символы выделяются с помощью специальных разделительных знаков: стартового (пробела) и стопового (посылки). Первый способ называется синхронной передачей, второй - асинхронной. В терминалах передачи данных со скоростью до 1,2 кбит/с, как и в телетайпах, применяют асинхронную передачу. В терминалах же со скоростью передачи 2,4 кбит/с и выше применяется синхронная передача.

Широкое применение систем передачи данных началось в 1960-х гг. как по телефонным сетям общего пользования, так и по специализированным сетям. Главные недостатки систем передачи данных по телефонным сетям состоят в том, что для таких систем требуются модемы, а время установления соединения составляет по меньшей мере 15 с, а обычно - значительно больше. Кроме этого, качество передачи в этом случае зависит от характеристик телефонных каналов. Они могут меняться от соединения к соединению и подвергаться воздействию помех, в частности, от работы коммутационных приборов на телефонных станциях электромеханических систем. Некоторое улучшение качества передачи может быть достигнуто при использовании арендованных телефонных линий, но для них также требуются модемы. За выигрыш же возможного улучшения качества передачи приходится расплачиваться заботами о сокращении простоев линий. В ходе таких забот во многих странах разрабатывались и применялись схемы коллективного использования арендованных линий путем формирования групп абонентов, подключения терминалов в разных точках трассы абонентской линии, мультиплексирования, применения других методов.

На нижнем (физическом) уровне устанавливаются стандарты на механические разъемы и электрические характеристики линий связи, на передаваемые по ним цифровые сигналы, включая сигналы занятия линии и ее освобождения. Эти стандарты описаны в рекомендации Х.21 и за недостатком места здесь не рассматриваются. На втором (канальном) уровне определяются требования к средствам передачи информации по участку цифрового канала между двумя соседними узлами в виде блоков данных, называемых кадрами.

На третьем (сетевом) уровне определяются требования к системе передачи информации в виде блоков данных, называемых пакетами. Помимо полезной информации, пакеты несут управляющую информацию об адресах отправителя и получателя, порядковую нумерацию и некоторые другие служебные данные. Описанное разделение функций позволяет в одном физическом цифровом канале создать большое число логических (так называемых виртуальных) каналов. Они одновременно работают между разными пользователями, которые могут находиться в одном или разных пунктах.

Перед тем как перейти к рассмотрению особенностей второго и третьего уровней сети Х.25, уточним некоторые понятия. Будем называть блоком данных произвольный набор символов, предназначенных для передачи по каналу связи. В зависимости от состава (формата) блока, а также его назначения в конкретных случаях блокам могут быть присвоены разные названия. Например, блок данных, передаваемых по СПД общеканальной телефонной сигнализации № 7, называют сигнальной единицей. В этой статье рассматриваются блоки данных, называемые кадрами и пакетами, а в следующей беседе, посвященной технологии АТМ, будут рассматриваться блоки данных, называемые ячейками. Необходимость такого уточнения вызвана тем, что в литературе часто можно встретить термин "пакет" применительно к любому блоку данных, в том числе такому, который с точки зрения рекомендации Х.25 пакетом не является. Именно поэтому читателю, который встретит термин "пакет", можно лишь порекомендовать в каждом конкретном случае внимательно разбираться с тем, какой именно блок данных имеется в виду.

В описываемом стандарте, который подтвержден несколькими международными и национальными организациями и фактически признан во всем мире, рассматривается управление каналом связи по участкам с помощью протокола высокого уровня (по-английски HDLC - High-level Data Link Control). Русским эквивалентом термина HDLC может служить сокращение ВУК (высокоуровневое управление каналом). Обслуживаемый протокол рассчитан на широкий круг применений, в том числе и в локальных сетях для связи целой группы абонентских пунктов. Мы же ограничимся здесь лишь рассмотрением этого протокола на примере одной версии, а именно: версии связи двух равноправных пунктов LAPB (Link Access Procedures Balanced, т.е. процедур сбалансированного доступа к каналу).

Протокол ВУК управляет передачей информации в виде стандартных блоков, поступающих от сетевого уровня и называемых пакетами. На уровне канала к каждому пакету добавляется заголовок, обычно содержащий 48 двоичных разрядов. Пакет с этим дополнительным заголовком называется кадром. Термин "заголовок" носит условный характер, так как часть его разрядов помещается в голове кадра, а другая часть (проверочное поле для обнаружения ошибок) - в его хвосте. Коды, исправляющие ошибки, требуют внесения слишком большой избыточности и поэтому в обычных сетях передачи данных не применяются. Вместо этого используются коды, обнаруживающие ошибки. При обнаружении ошибки посылается автоматический запрос на повторную передачу кадра, а принятый ошибочный кадр сбрасывается. Длина кадра (следовательно, пакета) не регламентируется, так как оптимальная длина пакета зависит от вероятности ошибки в канале. С точки зрения накладных расходов, связанных с передачей служебных разрядов заголовка, длину пакета предпочтительнее сделать как можно больше, чтобы снизить процент содержания служебной информации. При этом, если вероятность ошибки невелика, запросы на повторение передачи будут редки, система будет работать эффективно. Если же вероятность ошибки будет большой, повторная передача потребуется чаще. Тогда большая часть накладных расходов придется не на заголовки, а на участившиеся повторные передачи. Именно поэтому выбор длины пакета (следовательно, кадра) предоставляется пользователю. Для обнаружения же начала и конца кадра в непрерывном потоке цифровой передачи используются специальные кодовые комбинации вида 01111110, называемые флагами (рис. 4, на котором показан формат кадра).

Применение флагов вносит определенные трудности в решение задачи обеспечения прозрачности цифровой передачи, т.е. ее независимости от характера передаваемых последовательностей. Действительно, если в передаваемом потоке полезной информации встретится последовательность из шести единиц, то она будет принята за границу между кадрами. Это вызовет нарушение работы канала. Во избежание подобных сбоев во всех случаях, когда в передаваемой последовательности встречаются пять "1", то после них автоматически вставляются "0". На приемном же конце после принятых пяти "1" следующий за ними "0" всегда сбрасывается. Такое техническое решение позволяет гарантировать прозрачность цифровой передачи. Рассматривая рис. 4, нетрудно обнаружить назначение всех 48 служебных разрядов заголовка кадра.

Как видно из изложенного, описанное поле нумерации кадров позволяет вести счет только до восьми (три двоичных разряда). Следовательно, при наличии семи неподтвержденных кадров передача должна быть приостановлена. Именно поэтому, например, в системах спутниковой связи, когда в пути могут находиться более семи кадров, поле их нумерации может быть расширено до 7 разрядов и, следовательно, счет увеличен до 128. Аналогичным образом стандарт допускает увеличение поля адресов и проверочной последовательности.

Протокол предусматривает различные процедуры передачи на уровне канала. Наибольшее распространение получила так называемая процедура передачи с возвращением на N кадров (N

Благодаря возникновению и развитию сетей передачи данных появился новый, высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Первоначально сети использовались главным образом для научных исследований, но затем они стали проникать буквально во все области человеческой деятельности. При этом большинство сетей существовало совершенно независимо друг от друга, решая конкретные задачи для конкретных групп пользователей. В соответствии с этими задачами выбирались те или иные сетевые технологии и аппаратное обеспечение. Построить универсальную физическую сеть мирового масштаба из однотипной аппаратуры просто невозможно, поскольку такая сеть не могла бы удовлетворять потребности всех ее потенциальных пользователей. Одним нужна высокоскоростная сеть для соединения машин в пределах здания, а другим - надежные коммуникации между компьютерами, разнесенными на сотни километров. Тогда возникла идея объединить множество физических сетей в единую глобальную сеть, в которой использовались бы как соединения на физическом уровне, так и новый набор специальных "соглашений" или протоколов. Эта технология, получившая название i nternet , должна была позволить компьютерам "общаться" друг с другом независимо от того, к какой сети и каким образом они подсоединены.

Немного о прошлом .

Работа над созданием технологии internet была начата в DARPA в середине 70-х годов. А в 1977-1979 гг. архитектура и протоколы TCP/IP приобрели современный вид. К этому времени агентство DARPA уже стало одним из лидеров в исследовании и разработке сетей с коммутацией пакетов и реализовало немало новых идей в этой области в своей сети ARPANET. Бурное развитие разнообразных сетевых технологий, в том числе беспроводных радиосетей и спутниковых каналов связи, стимулировало активность DARPA в исследовании проблем межсетевого взаимодействия и реализации принципов internet в ARPANET.

DARPA не делало тайны из своей деятельности в этом направлении, поэтому разнообразные научные группы проявляли большой интерес к разработкам технологии глобальной сети сетей, особенно те исследователи, которые уже имели опыт использования принципов коммутации пакетов в сети ARPANET. DARPA инициировало ряд неформальных встреч, во время которых ученые обменивались новыми идеями и обсуждали результаты экспериментов. К 1979 г. в работу по созданию TCP/IP оказались вовлечены такие значительные силы, что было принято решение о создании неформального комитета для координации и руководства процессом разработки протоколов и архитектуры сети Internet. Получившая название Internet Control and Configuration Board (ICCB), эта группа существовала и регулярно работала до 1983 г., когда она была реорганизована.

Начало 80-х гг. - время зарождения реальной сети Internet. В эти годы DARPA инициировало перевод машин, подсоединенных к его исследовательским сетям, на использование стека TCP/IP. ARPANET стала магистральной сетью Internet и активно использовалась для многочисленных экспериментов с TCP/IP. Окончательный переход к технологии internet произошел в январе 1983 г. В это же время сеть ARPANET была разбита на две независимые части. Одна из них предназначалась для исследовательских целей, и за ней было оставлено название ARPANET; вторая, несколько большая по масштабу сеть MILNET, должна была отвечать за военные коммуникации.

Для того чтобы стимулировать адаптацию и использование новых протоколов в университетских кругах, DARPA сделало реализацию TCP/IP доступной, предлагая ее за низкую цену. В это время большинство факультетов, занимающихся исследованиями в компьютерной области, использовало версию ОС Unix от Berkeley Software Distribution (Berkeley Unix, или BSD Unix) университета шт. Калифорния в Беркли. Субсидировав компанию Bolt Beranek and Newman (BBN) с целью реализации ею протоколов TCP/IP для использования вместе с Unix, а также университет в Беркли для интеграции этих протоколов в свою версию популярной операционной системы, DARPA добилось того, что более 90% компьютерных факультетов университетов адаптировали новую сетевую технологию. Версия BSD стала стандартом de facto для реализаций стека протоколов TCP/IP. Такую большую популярность она приобрела во многом благодаря тому, что обеспечивает больше, чем просто базовые internet-протоколы. Помимо стандартных прикладных программ TCP/IP, BSD предоставляет набор сетевых утилит, сходных с Unix-службами, используемыми на автономной машине. Основное преимущество этих утилит состоит в том, что они аналогичны стандартным средствам Unix. Сейчас поддержку стека протоколов TCP/IP встраивают в свои операционные системы многие компании, в том числе Microsoft, Novell и Apple. Большое количество независимых поставщиков работает над продуктами, расширяющими возможности TCP/IP, добавляя поддержку интерактивных приложений, защиту информации, речевую почту и средства коллективной работы.

Но вернемся в начало прошлого десятилетия. Сетевые коммуникации становятся критически важной составляющей научных исследований. Осознав этот факт, National Science Foundation приняла активное участие в расширении Internet с целью сделать стек TCP/IP доступным максимальному числу исследовательских организаций. С 1985 г. NSF реализовывала программу создания сетей вокруг шести своих суперкомпьютерных центров. В 1986 г. была создана магистральная сеть NSFNET, которая в конце концов, объединила все эти центры и связала их с ARPANET.

К началу 90-х гг. Internet объединяла уже сотни отдельных сетей в США и Европе. К мировой Сети помимо научных институтов и университетов стали подключаться компьютерные компании и большие корпорации нефтяной, автомобильной и электронной индустрии, а также телефонные компании. Кроме того, многие организации использовали TCP/IP для создания своих корпоративных сетей, которые не являются компонентами большой Internet. В наши же дни Internet проникает буквально во все сферы человеческой жизни, и сейчас уже всерьез говорят о влиянии мировой сети на наше мировоззрение и мировосприятие.

Основы технологии internet .

Итак, создатели технологии internet исходили из двух основополагающих соображений:

· невозможно создать единую физическую сеть, которая позволит удовлетворить потребности всех пользователей;

· пользователям нужен универсальный способ для установления соединений друг с другом.

В пределах каждой физической сети, подсоединенные к ней компьютеры, используют ту или иную технологию (Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, соединение типа "точка-точка", а в последнее время к этому списку добавились сеть АТМ и даже беспроводные технологии). Между механизмами коммуникаций, зависящими от данных физических сетей, и прикладными системами встраивается новое программное обеспечение, которое обеспечивает соединение различных физических сетей друг с другом. При этом детали этого соединения "скрыты" от пользователей и им предоставляется возможность работать как бы в одной большой физической сети. Такой способ соединения в единое целое множества физических сетей и получила название internet. Для соединения двух и более сетей в internet используются маршрутизаторы (routers) - компьютеры, которые физически соединяют сети друг с другом и с помощью специального программного обеспечения передают пакеты из одной сети в другую.

Технология internet не навязывает какой-то определенной топологии межсетевых соединений. Добавление новой сети к internet не влечет за собой ее подсоединения к некоторой центральной точке коммутации или установки непосредственных физических соединений со всеми уже входящими в internet сетями. Маршрутизатор "знает" топологию internet за пределами тех физических сетей, которые он соединяет, и, основываясь на адресе сети назначения, передает пакет по тому или иному маршруту. В internet используются универсальные идентификаторы подсоединенных к ней компьютеров (адреса), поэтому любые две машины имеют возможность взаимодействовать друг с другом. В internet также должен быть реализован принцип независимости пользовательского интерфейса от физической сети, то есть должно существовать множество способов установления соединений и передачи данных, одинаковых для всех физических сетевых технологий.

Фундаментальным принципом internet является равнозначность всех объединенных с ее помощью физических сетей: любая система коммуникаций рассматривается как компонент internet, независимо от ее физических параметров, размеров передаваемых пакетов данных и географического масштаба.

Внутренняя структура сети internet - физические сети соединены с помощью маршрутизаторов.

Семейство протоколов ТСР/IP позволяет построить универсальную сеть, реализующую принципы, которые рассмотрены в предыдущем разделе, и включает в себя протоколы 4-х уровней коммуникаций.

Четыре уровня стека протоколов TCP/IP.

· Уровень сетевого интерфейса отвечает за установление сетевого соединения в конкретной физической сети - компоненте internet, к которой подсоединен компьютер. На этом уровне работают драйвер устройства в операционной системе и соответствующая сетевая плата компьютера.

· Сетевой уровень - основа ТСР/IP. Именно на этом уровне реализуется принцип межсетевого соединения, в частности маршрутизация пакетов по internet. На сетевом уровне протокол реализует ненадежную службу доставки пакетов по сети от системы к системе без установления соединения (connectionless packet delivery service). Это означает, что будет выполнено все необходимое для доставки пакетов, однако эта доставка не гарантируется. Пакеты могут быть потеряны, переданы в неправильном порядке, продублированы и т.д. Служба, работающая без установления соединения, обрабатывает пакеты независимо друг от друга. Но главное, что именно на этом уровне принимается решение о маршрутизации пакета по межсетевым соединениям.

· Надежную передачу данных реализует следующий уровень, транспортный , на котором два основных протокола, TCP и UDP, осуществляют связь между машиной - отправителем пакетов и машиной-адресатом.

· Наконец, прикладной уровень - это приложения типа клиент-сервер, базирующиеся на протоколах нижних уровней. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения и "не интересуются" способами передачи данных по сети. Среди основных приложений ТСР/IP, имеющихся практически в каждой его реализации, - протокол эмуляции терминала Telnet, протокол передачи файлов FTP, протокол электронной почты SMTP, протокол управления сетью SNMP, используемый в системе World Wide Web протокол передачи гипертекста НТТР и др.

На рисунке 3 показано, как осуществляется соединение двух сетей "с точки зрения" TCP/IP. Программное обеспечение IP-протокола с помощью маршрутизатора передает пакеты из сети Ethernet в сеть Token Ring. Протоколы верхних уровней, прикладного и транспортного, осуществляют соединения между хост-компьютерами, клиентом и сервером приложения, в то время как IP обеспечивает связь между конечной и

. .

Две сети, соединенные с помощью маршрутизатора, "с точки зрения" TCP/IP.

Поскольку в internet детали физических соединений скрыты от приложений, прикладной уровень совершенно "не заботится" о том, что клиент приложения работает в Ethernet, а сервер подключен к сети Token Ring. Между конечными системами может быть несколько десятков маршрутизаторов и множество промежуточных физических сетей различных типов, но приложение будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть. Это и обуславливает основную силу и привлекательность технологии internet.

Сеть передачи данных является основой глобальных и региональных компьютерных сетей и, как уже отмечалось, представляет собой совокупность каналов передачи данных и узлов коммутации. Исторически сложилось, так что системы передачи данных первых компьютерных сетей, как и систем телеобработки, создавались на базе аналоговых телефонных сетей. К настоящему времени для сетей данного типа разработан достаточно большой объем программного и аппаратного обеспечения, имеются стандартные протоколы управления передачей данных, что определяет их широкое использование в современных компьютерных сетях. Основным недостатком сетей данного типа является относительно низкая скорость передачи информации. Для достижения более высоких скоростей передачи данных на большие расстояния в настоящее время применяют цифровые сети передачи данных и спутниковые системы связи.

Сеть передачи данных является сложной системой, на которую возлагается выполнение достаточно большого числа функций с требуемыми надежностью, помехозащищенностью передачи данных и долговечностью ее работы. Эти функции возлагаются на специальную службу управления сетью передачи данных, которая осуществляет контроль работы и управление сетью.Контроль работы сети передачи данных включает: определение состояния аппаратных средств сети, контроль абонентских систем и их подключение к сети передачи данных, проведение статистики и учета состояния функциональных элементов сети и т.п.Управление сетью включает локализацию неисправностей, изменение конфигурации сети, распределение сетевых ресурсов, маршрутизацию и управление информационными потоками. Управление сетью передачи данных может быть централизованным и осуществляться одной компьютерной системой либо децентрализованным — несколькими компьютерными системами.

В рамках сетей коммутации каналов могут организовываться так называемыевыделенные каналы, которые коммутируются в определенные, заранее заданные, интервалы времени, на протяжении которых только и допускается передача информации. Очевидно, что режим выделенных каналов обеспечивает максимально допустимую для конкретной сети скорость передачи данных, однако при низкой интенсивности передачи данных эффективность использования передающей среды резко снижается.

Преимуществом сетей коммутации каналов является наличие постоянного соединения между абонентскими системами, которое позволяет достаточно просто организовать взаимодействие между ними в режиме реального времени, в диалоговом режиме.

Как уже отмечалось, большинство современных сетей коммутации каналов базируется на средствах сетей связи общего пользования (телефонная и телеграфная сети, радиосеть). Эти сети являются аналоговыми и имеют ограничения по скорости и качеству передачи дискретных цифровых сигналов. Поэтому для сетей связи общего пользования возникает необходимость принятия дополнительных мер по повышению достоверности и скорости передачи данных.

Кроме того, существенным недостатком сетей коммутации каналов является низкий коэффициент использования каналов передачи данных, прямая зависимость этого коэффициента от режимов работы сети. С целью повышения коэффициента использования каналов передачи данных предложены и реализованы различные способы их уплотнения и концентрации для создания на базе одного физического канала нескольких логических каналов, например, за счет использования принципа частотного и временного уплотнения каналов.

Используемое, как правило, в цифровых каналах передачи данных временное уплотнение представляет собой статическое разделение канала и предполагает передачу информации повторяющимися кадрами фиксированной длины. Кадр разбивается на части в соответствии с числом каналов и за каждым каналом закрепляется определенная часть кадра. Концентрация каналов связи, в отличие от уплотнения, является динамической процедурой объединения нагрузки нескольких каналов для последующей передачи информации по меньшему числу других более высокоскоростных каналов.

Коммутация пакетов в документах МККТТ определяется как передача данных при помощи адресуемых пакетов, осуществляемая таким образом, что канал связи занимается только на период передачи пакета.

Пакет является протокольным блоком данных сетевого уровня и, как все блоки данных эталонной модели, состоит из заголовка и поля данных.

Рис.3.2. Последовательность преобразования протокольных блоков данных

при передаче их по сети коммутации пакетов

Сформированные на сетевом уровне пакеты передаются на канальный уровень, где к пакету добавляется служебная информация, необходимая для выполнения функций канального уровня, в результате чего формируется кадр. На физическом уровне кадр представляется последовательностью бит, которая в виде физических сигналов поступает в канал передачи данных. При приеме информации происходит обратный процесс: полученные биты группируются в слова, из которых формируется кадр. На канальном уровне содержимое управляющего поля кадра используется для выполнения процедур канального уровня, а содержимое поля данных в качестве пакета данных передается на сетевой уровень. Управляющее поле пакета формирует сетевой процесс в данном узле коммутации. Затем пакет преобразуется в кадр, содержащий обновленные адреса и соответствующие значения управляющих полей. Сформированный таким образом кадр данных передается на физический уровень и затем в следующий узел коммутации или абонентскую систему.

Читайте также: