Реферат: Технологии создания сетей

и защищен от утечки информации.

[5]Недостатки:

- значительное затухание сигнала при передаче в воздушной среде;

- относительно короткое расстояние передачи;

- требуются дополнительные регулировочные мероприятия.

[КС 8-13]

       [ Передача данных в инфракрасном спектре ]

       [                        Инфракрасный    ]

       [                        трансивер       ]

       [ к рис. на стр. 8-14 ( в поле рисунка)  ]

[1]Инфракрасные волны

[5]Последним достижением в области построения неограниченных сред передачи

данных является применение инфракрасных светодиодов (LED и ILD) и фотодиодов

(наряду с использованием аудиовизуального управления и с созданием

оптоволоконных трансиверов). В соответствии с этим методом передаваемые

сигналы в ифракрасном спектре воспринимаются приемником, находящимся в зоне

прямой видимости передатчика, или же, приемники работают с отраженным от

стен или потолка, инфракрасным излучением.

[5]Преимущества:

- налажено массовое производство относительно недорогих интерфейсных

устройств;

- обеспечивается широкая полоса пропускания сравнимая с полосой пропускания

оптоволоконной системы.

[5]Недостатки:

- состояние атмосферы может воздействовать на передачу сигналов;

- относительно небольшие расстояния, на которые может вестись передача.

[КС 8-14]

          [ Радио передача                      ]

          [                       Радио         ]

          [                       Трансивер     ]

          [Сетевой                              ]

          [Интерфейс                            ]

          [ к рис. на стр. 8-15 (в поле рисунка)]

[1]Радиоволны

[5]Электромагнитные волны в диапазоне частот от 3 МГц до 3000 МГц называются

радиоволнами. Широковещательная трансляция сигналов осуществляется с помощью

передающей антенны. В указанном диапазоне частот располагаются

широковещательные полосы коротковолнового радио, высокочастотного (VHF)

телевидения и FM-радио, а также сверх-высокочастотного (UHF) радио и

телевидения.

Передающие и принимающие станции в системах радиосвязи используют для

своих нужд некоторый частотный диапазон, который является обьектом

согласования на государственном и международном уровнях. Глобальные системы

для передачи данных используют короткие волны, которые обладают значительной

сферой распространения, способны охватить весь мир. Локальные системы,

находящиеся друг от друга в зоне прямой видимости, работают в VHF и UHF

диапазонах частот.

[5]Преимущества:

- не требуется посредничества наземных служб связи для передачи данных между

станциями;

- не требуется оборудование, обеспечивающее направленность излучения

станций;

- станции могут быть станционарными или мобильными, вплоть до размещения их

на самолетах и морских судах;

- радио доступно пользователям во всех уголках мира;

- радиоаппаратура (трансиверы) имееют низкую стоимость.

[КС 8-15]

[5]Недостатки:

- требуется лицензирование и санкционирование использования оборудования;

- подверженность внешним воздействиям, электромагнитным помехам, незащищенность

от перехвата информации;

- обеспечиваются только малые и средние полосы пропускания.

[1]Сравнение преимуществ и недостатков неограниченных сред.

[5]Для сравнения достоинств различных сред, необходимо рассматривать их в

реальной обстановке функционирования конкретных

приложений. При этом следует учитывать такие параметры, как требования к

сетевым интерфейсам, устойчивость к электромагнитному излучению (EMI),

требования к защите, требования к полосе пропускания.

Полоса пропускания канала является типичной общей характеристикой.

 -----------------------------------------------------------------------

 |  Тип среды              |   Сфера охвата       |      EMI           |

 |                         |                      |  чувствительность  |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Наземные микроволновые  |  Направленное        |  Средняя           |

 | системы                 |  излучение           |                    |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Спутниковые             |  Охват малых или     |  Средняя           |

 | микроволновые системы   |  больших областей    |                    |

 |                         |  (площадей)          |                    |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Лазер                   |  Направленное        |  Низкая            |

 |                         |  излучение           |                    |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Инфракрасные волны      | Не требуется узкой   |  Низкая            |

 |                         | направленности луча  |                    |

 |                         | в пределах небольших |                    |

 |                         | территорий           |                    |

 |-------------------------|----------------------|--------------------|

 | Радиоволны              | Не требуется узкая   |  Высокая           |

 |                         | направленность       |                    |

 |                         | излучения в пределах |                    |

 |                         | малых и больших      |                    |

 |                         | областей             |                    |

 |----------------------------------------------------------------------

      Рис. 8-2. Сравнение неограниченных сред передачи данных

[КС 8-16]

           [ Направленная передача данных        ]

           [ Симплекс                            ]

           [           Полудуплекс               ]

           [                       Дуплекс       ]

           [ к рис. на стр. 8-17 (в поле рисунка)]

[1]Способы передачи

[5]В зависимости от типа используемой среды для передачи данных применяется

один из трех способов. Эти способы характеризуются направлением потока

передаваемых данных: однонаправленный, двунаправленный попеременный,

двунаправленный одновременный. Иными словами эти способы называются

соответственно симплекс, полудуплекс, дуплекс.

[КС 8-17]

            [   Симплекс                          ]

            [ к рис. на стр. 8-18 (в поле рисунка)]

[1]Симплексная передача

[5]В случае симплексного канала передача информации ведется только одним

источником, остальные участники процесса осуществляют прием. Вся полоса

пропускания канала полностью доступна передатчику для связи с приемниками.

В симплексном канале передающий интерфейс не может вести прием информации,

а приемные интерфейсы не могут вести передачу.

Коммерческие широковещательные системы радио и телевидения используют

симплексные каналы.

[5]Преимущество:

- Недорогое оборудование.

Недостаток:

- Обеспечивается только однонаправленная связь.

[КС 8-18]

        [  Полудуплекс             ]

        [  Сан Диего      Лондон   ]

        [  Сан Диего      Лондон   ]

        [ к рис. на стр. 8-19 (в поле рисунка)]

[1]Полудуплексная передача

[5]В случае полудуплексного канала каждый интерфейс функционирует в режимах

передачи и приема информации. Однако только по одному из интерфейсов в любой

момент времени ведется передача данных. Вся полоса пропускания канала

находится в распоряжении передающей стороны, так как передатчик не может

наряду с передачей данных вести прием информации. Использование канала

для передачи одним интерфейсом ограничивается тем, что им пользуется и другой

интерфейс.

Морское, авиационное, любительское радио, а также переносные рации

используют полудуплексные каналы.

[5]Преимущества:

- полудуплесная передача дешевле дуплексной, поскольку только один канал

используется для приема и передачи информации;

- возможен двунаправленный обмен данными.

[5]Недостатки:

- одновременно обе стороны не имеют возможности передавать данные;

- более дорогой способ по сравнению с симплексом, поскольку обе стороны

должны быть способны вести передачу;

- существуют определенные затраты (накладные расходы) на организацию

попеременной передачи данных.

[КС 8-19]

         [   Дуплекс      ]

         [ к рис. на стр. 8-20 (в поле рисунка)]

[1]Дуплексная передача

[5]В случае дуплексного канала обе стороны имеют возможность одновременно

вести прием и передачу данных. Каждый интерфейс оснащен приемопередающей

аппаратурой.

Телефонные модемные системы обеспечивают дуплексные каналы.

[5]Преимущество:

- обе стороны могут вести одновременный обмен данными.

Недостаток:

- Наиболее дорогой способ передачи с точки зрения передающей среды и

применяемого оборудования, а также с позиции наращивания числа каналов

(увеличение полосы пропускания), так как для осуществления дуплексной

передачи необходимо одновременное существование двух приемопередающих

трактов.

[КС 8-20]

         [  Типы передачи                       ]

         [ Асинхронная передача                 ]

         [       Старт   Символ  Паритет  Стоп  ]

[Старт Смв Прт Стоп Старт Смв Прт Стоп Старт Сив Прт Стоп Старт Смв ПРт Стоп]

         [ Синхронная передача                  ]

         [ Син Син Смв Смв Смв Смв СRС Конец    ]

         [ Син Син Графические данные CRC Конец ]

         [ к рис. на стр. 8-21 (в поле рисунка) ]

[1]Типы передачи

[5]В данном разделе были рассмотрены среды передачи данных, с помощью которых

формируются маршруты для передачи информации от одного устройства другому.

Затронуты были также вопросы, касающиеся использования однонаправленных и

двунаправленных коммуникационных сред. Последняя тема данного раздела

посвящена проблеме синхронизации передаваемых данных.

Обсуждаются два типа синхронизации передачи данных: асинхронный и

синхронный. Рассматриваются основные характеристики каждого способа

синхронизации, включая методы формировыания кадра и методы контроля ошибок.

[5]Асинхронная передача

[5]Каждый символ при асинхронной передаче передается отдельно и сопровождается

соответствующей синхроинформацией. Данный тип передачи часто применяется в

тех случаях, когда источник информации поставляет символы для передачи через

произвольные, возможно неравные интервалы времени. Примером источника может

служить человек - оператор, осуществляющий ввод данных с помощью клавиатуры

терминала.

В случае асинхронной передачи все биты, составляющие символ, собираются

в кадр, и затем посылаются в виде единого массива передачи.

[КС 8-21]

[5]Синхросчетчики передатчика и приемника не поддерживаются в постоянном

синхронизированном состоянии. Но тогда приемник должен

уметь определять момент начала и момент конца символа. По этой причине

каждый передаваемый символ при формировании кадра обрамляется битами Старт

и Стоп.

По стартовому биту выполняется сброс синхросчетчика приемника таким образом,

чтобы его состояние соответствовало состоянию синхросчетчика передатчика.

При этом необходимая точность синхронизации должна поддерживаться по-крайней

мере в течение 8-11 отсчетов синхросчетчиков приемника и передатчика. Для

того, чтобы обозначить конец символа, в конце кадра передается стоповый

бит, который переводит приемник в режим ожидания следующего стартового бита.

[5]Контроль ошибок

[5]Один из способов обнаружения ошибок при асинхронной передаче

заключается в добавлении в конец кадра специального бита, называемого

битом паритета. При использовании схемы нечетного (odd) паритета для контроля

ошибок значение бита паритета выбирается таким образом, чтобы в передаваемом

кадре было нечетное число единиц. При использовании схемы четного (even)

паритета значение бита паритета выбирается так, чтобы в передаваемом кадре

было четное число единиц (включая бит паритета). Конечно же, приемник и

передатчик должны иметь согласованные схемы контроля паритета. С помощью

паритетных схем контроля ошибок нельзя обнаружить искажений символа,

связанных с множественной инверсией битов, не приводящей к нарушению четности.

[5]Итоги рассмотрения асинхронного типа передачи.

[5]Ниже приведены некоторые достоинства и недостатки асинхронного типа

передачи данных.

[5]Преимущества:

- устоявшаяся, несложная технология;

- недорогое оборудование (по сравнению с синхронным типом передачи), поскольку

для взаимодействия приемника и передатчика не требуется отдельных управляющих

сигналов.

[5]Недостатки:

- накладные расходы на передачу каждого символа составляют 20-30% ( Старт-

стоповое обрамление и бит паритета);

- множественное искажение битов символа может сделать бесполезным

применение паритетной схемы контроля ошибок;

- Низкая скорость передачи (по сравнению с возможностями синхронной передачи).

[КС 8-22]

[5]Синхронная передача

[5]Для некоторых приложений, таких как передача содержимого дисковых файлов,

необходимым является обеспечение возможности транспортировать большие блоки

данных. Передача больших блоков данных более эффективно осуществляется

методом синхронной передачи.

Синхронная передача может выполняться как в бит-ориентированном режиме, так

и в байт-ориентированном (символьном) режиме. Обычно данные буферизируются и

передаются в виде сообщения (кадра) в отличие от асинхронного типа передачи,

когда осуществляется транспортировка отдельно каждого символа. Поскольку

сообщение передается в виде блока, на приемной и передающей сторонах

синхросчетчики должны поддерживаться в синхронном состоянии. Это достигается

двумя способами:

- постоянной передачей отдельного синхронизирующего сигнала;

- применением самосинхронизирующего сигнала.

Каждый блок данных начинается с одного или более контрольных символов (обычно

называемых СИН), имеющих типичный размер 8 бит. Контрольные символы

распознаются приемником и воспринимаются как сигнал к началу приема данных.

Хотя все это похоже на асинхронный тип передачи, напомним, что контрольные

символы входят в обрамление целого блока данных.

Широко распространенным методом синхронной передачи является двоичная

синхронная передача в режиме полудуплекса в символьном виде, реализованная

фирмой IBM в синхронном протоколе передачи данных. Этот протокол имеет

ссылочное название протокол двоичной синхронной передачи и двоичного

синхронного управления, сокращенно - вisync или ВSC.

Бит-ориентированная синхронная схема передачи данных является более

эффективной, чем байт-ориентированная. Протоколы HDLC (High Level Data Link

Control) и SDLC (Synchronous Data Link Control) являются двумя наиболее

известными методами бит-ориентированной синхронной передачи данных. Оба

протокола подробно обсуждаются в последующих разделах.

[5]Контроль ошибок

[5]Как и в случае асинхронной передачи, синхронный метод передачи может

осуществлять обнаружение ошибок. Для этого часто используется

метод CRC (Cyclie-Redundancy Check). В методе CRC

блок данных обрабатывается в соответствии с некоторым алгоритмом, результат

вычислений зависит от содержимого блока данных. Результат вычислений

(контрольная сумма, называемая CRC) пристыковывается к блоку данных до

момента его передачи в линию. На приемной стороне с помощью того же алгоритма

получается результат, который сравнивается с принятой контрольной суммой CRC.

При несовпадении результата с контрольной суммой считается, что кадр был

искажен в ходе передачи. Метод CRC менее уязвим в случае множественной

инверсии битов, чем большинство методов фиксации ошибок при асинхронном типе

передачи данных.

[КС 8-23]

[5]Итоги рассмотрения синхронного типа передачи.

[5]Ниже приведены некоторые достоинства и недостатки синхронного типа

передачи данных.

[5]Преимущества:

- более эффективный;

- большие возможности организации передачи на высоких скоростях;

- улучшенный метод контроля ошибок.

[5]Недостаток:

- требуется более сложное и дорогое оборудование.

[1]Итоги

[5]Передающая среда может быть ограниченой или неограниченной. Три наиболее

известные ограниченные среды передачи данных - это витая пара, коаксиальный

кабель и оптическое волокно. Они отличаются по скорости передачи данных,

устойчивости к EMI, затуханию сигнала, стоимости и по целому ряду других

характеристик. Волокно является наиболее скоростным, однако наиболее дорогое.

Витая пара наиболее широко применима и является наименее дорогой средой.

Неограниченные среды используются для передачи информации в тех случаях,

когда затруднена прокладка физических проводных трактов связи.

Как в ограниченой среде, так и в неограниченной среде применяются различные

режимы передачи данных. Режимы позволяют вести однонаправленную,

двунаправленную попеременную и двунаправленную одновременную передачу данных.

Причем двунаправленная одновременная передача является наиболее гибкой, но

вместе с тем и наиболее дорогой схемой.

Передача может быть синхронной и асинхронной. Асинхронная передача

обеспечивает посимвольную передачу данных в то время, как синхронная

оперирует с целыми блоками информации. Асинхронная передача применяется там,

где символьный трафик носит нерегулярный характер. Синхронная передача

обычно выполняется с большей скоростью.

[КC 8-24]

[1]Упражнение 8

[5]1. Вы консультант. Вопрос связан с развертыванием сети передачи данных для

вновь создаваемой фирмы. Инженерное отделение располагается в здании А, все

другие - в здании В, отстоящем от первого на расстоянии 50 футов (около 15

метров). Каждое здание оснащено большими ЭВМ. Президент компании сообщил

вам, что обе ЭВМ должны быть связаны коммуникациями друг с другом.

Единственная информация, которой вы располагаете это то, что не существует

никакой коммуникационной среды между зданиями, за исключением, телефонной

связи.

Основываясь на предшествующей информации, напишите ваши рекомендации в

отношении применения следующих типов передающей среды:

А. Кабель ТР (витая пара);

В. Микроволновая или лазерная связь;

С. Коаксиальный кабель.

2. Министр Связи Адравы, страны с неровным ландшафтом и малой плотностью

населения, расположенной в Средиземноморье, решает обучить все население

второму языку. Жители Адравы имеют возможность выбора между русским,

китайским и английским языками. Введение обучения в школах по всей стране

непрактично, поскольку численность обучающихся в классах не оправдывает

затраты на содержание учителей и т.д. Министр решил применить телевидение

для достижения своей цели.

Вы - помощник Министра. Что бы вы посоветовали Министру по поводу пригодности

каждой из следующих коммуникационных сред для передачи телевизионных

программ?

А. Оптоволоконный кабель.

В. Спутниковая связь.

С. Кабель ТР (витая пара).

[КС 8-25]

[5]3. Проставьте в начале каждой строки, описывающей коммуникационную систему,

соответствующие буквы, обозначающие способы передачи данных.

А. Симплекс.

В. Полудуплекс.

С. Дуплекс.

------ СВ-радио.

------ Глобальные сети.

------ Исполнение любимого вами хита.

------ Оживленный разговор с другом.

4. Почему при асинхронном режиме передачи данных необходимы стартовые и

стоповые биты?

[КС 8-26]

                                       [ Топологии ]

[0]Раздел 9.[2]Топологии

[1]Цели

[5]В результате изучения данного раздела вы сможете определять

наиболее общие сетевые топологии, их ключевые характеристики и

сферы применения.

[1]Введение

[5]Топология сети может быть определена как на физическом уровне, так и на

логическом. Физическая топология определяется реальным распределением в

пространстве сетевого оборудования. Логическая топология описывает направления

потоков данных в сети. Существует много сетевых топологий. Наиболее широко

используемые виды топологии сети перечислены ниже:

- ячеистая (Mesh);

- звезда (Star);

- шина (Bus);

- кольцо (Ring);

- гибридная (Hybrid).

Топология обычно рассматривается совместно с соответствующими методами

доступа. В данном учебнике эти две темы разделены, методы доступа

рассматриваются в следующе разделе.

[КС 9-1]

       [ Линии точка-точка и многоточка ]

       [ Точка-точка       Многоточка   ]

       [ к рис. на стр. 9-2 (в поле рисунка)]

[1]Основные типы сетевых архитектур

[5]Ранние сети ЭВМ состояли из множества линий типа точка-точка и многоточка.

По сей дей указанные типы линий являются фундаментальными элементами

современных сетевых архитектур.

Линия точка-точка представляет собой непосредственное соединение между двумя

устройствами (узлами). Одним из примеров такого соединения является

непосредственное подключение персональной ЭВМ к печатающему устройству.

Другой наиболее распространенный пример - подключение терминала к процессору

переднего фронта большой ЭВМ. И, наконец, еще один пример подключения с помощью

линии точка-точка - это связь между двумя микроволновыми антеннами.

Линия многоточка обеспечивает связь между тремя и более узлами. Многоточечные

линии традиционно использовались для обеспечения связи одного "ведущего"

узла (master) с "подчиненными" узлами (slaves). Таким образом подключались

многочисленные терминалы к связным процессорам переднего фронта. В современных

локальных сетях многоточечные линии связывают большое количество устройств,

формируя образования в виде шин или деревьев.

Линии точка-точка отличаются от линий многоточка тем, как в них используется

полоса пропускания. В многоточечной линии полоса пропускания разделяется

между ее узлами. В линии точка-точка вся полоса пропускания выделяется для

передачи данных между двумя узлами. Поэтому в линиях точка-точка отсутствуют

накладные расходы на обеспечение адресации узлов в отличии от многоточечных

линий.

[КС 9-2]

          [   Ячеистая топология   ]

          [ к рис. на стр. 9-3 (в поле рисунка)]

[1]Ячеистая топология

[5]Классические ячеистые сети (полносвязные) образуются линиями точка-точка

между всеми узлами сети. На практике, однако, такая классическая архитектура

не применяется из-за целого ряда проблем. Во-первых, каждое устройство (узел)

должно быть оборудовано интерфейсами для связи со всеми другими устройстами.

Во-вторых, требуется огромное количество кабеля для создания большой сети

(с большим количеством узлов). В-третьих, нерационально используется сетевая

полоса пропускания. Полоса пропускания сети используется в полной мере тогда,

когда каждый узел сети ведет постоянную передачу данных со всеми другими

узлами. Тем не менее данный вид сетевой топологии широко применяется в сетях,

объединяющих ЭВМ, но в вариантах, подобных тому, который изображен в нижней

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29