Реферат: Технологии создания сетей

Ежедневные отчеты передаются филиалами независимо друг от друга, начиная

с 7 часов утра по местному времени. Процедура передачи занимает чуть меньше

пяти часов. Все отчеты должны быть в распоряжении центрального офиса к 15

часам по Нью Йоркскому времени.

Представьте по-крайней мере два варианта решения проблемы. Укажите скоростные

и другие технические характеристики для каждого варианта. Начните с наиболее

дешевых возможностей, опишите некоторые более дорогие альтернативы и их

возможные преимущества.

[КС 13-10]

                        [Спецификации Физического Уровня]

[0]Раздел 14.    [2]Спецификации Физического Уровня

[1]Цели

[5]В результате изучения данного раздела вы сможете:

1. Определять стандартный интерфейс RS-232;

2. Изображать последовательность сигналов RS-232, реализующих процедуры

   логического взаимодействия DTE/DCE (handshake);

3. Определять и охарактеризовывать другие интерфейсы физического уровня.

[1]Введение

[5]Связь между устройствами DTE и DCE, определенными в разделе 7, реализуется

с помощью некоторых интерфейсов. Интерфейс состоит из кабеля, разъемов и

спецификации входных/выходных цепей устройств DTE и DCE. Существует ряд

стандартов, определяющих физические интерфейсы. В данном разделе

рассматривается один из этих стандартов EIA RS-232. Затем дается краткий

обзор стандартов других общих интерфейсов: EIA RS-449, серий V и X МККТТ,

а также стандарта Т-1 и других новых интерфейсов. Эти стандарты относятся

к Физическому уровню Модели OSI.

[КС 14-1]

              [  Интерфейсы                     ]

              [  Точка А     Канал      Точка В ]

              [              Передачи           ]

              [ DTE/DCE интерфейс     DTE/DCE интерфейс ]

              [ к рис. на стр. 14-2 (в поле рисунка) ]

[1]Стандарт RS-232

[5]В рамках Ассоциации Электронной Промышленности (EIA - Electronic Industries

Association) был разработан один из наиболее известных DTE/DCE-интерфейсов,

стандарт RS-232,  который обеспечил производителей вычислительной техники

необходимыми спецификациями, устраняющими физическую и сигнальную

несовместимость оборудования. С развитием компьютерной индустрии определенные

изменения претерпевал и стандарт RS-232, были добавлены новые функции,

изменены наименования некоторых сигналов с тем, чтобы более точно отражать

их семантику. Стандарт RS-232, первоначально разработанный в качестве

спецификации интерфейса между терминалом и модемом, позднее стал

использоваться для других целей, в частности, для подключения к ЭВМ

печатающего устройства или для подключения ЭВМ к ЭВМ.

В начале 1987 года интерфейс RS-232 C был переименован в EIA-232-D. Такой шаг

был предпринят для того, чтобы провести унификацию среди некоторых

Международных стандартов (V.24, V.28 и ISO 211 D). Обе спецификации полностью

одинаковы, поэтому все последующие обсуждения, если не оговаривается особо,

касаются их обеих.

Стандарт RS-232 определяет четыре позиции:

- механические характеристики интерфейса (проводов и разъемов);

- электрические характеристики интерфейса (уровни электрических сигналов);

- функции каждого электрического сигнала интерфейса;

- процедуры для определенных приложений.

[КС 14-2]

Механические характеристики, рекомендуемые стандартом RS-232,  определяют

действительные физические свойства соединения DTE/DCE.

Стандартные рекомендации:

- максимальная длина кабеля 50 футов (около 15 метров);

- разъем на 25 контактов, каждый контакт служит для передачи различных

функциональных сигналов. Для этих целей широко применяется разъем марки

DB25, хотя существуют и другие разъемы для реализации данного интерфейса;

- цоколевка 25-контактного разъема.

    [ Вторичные передаваемые данные    Защитная Земля      ]

    [    Синхро передачи                Передаваемые данные ]

    [ Вторичные принимаемые данные     Принимаемые данные  ]

    [    Синхро приема                  Запрос передачи     ]

    [ Не используется                  Готовность к передаче]

    [ Вторичный запрос передачи        Готовность сети     ]

    [ Готовность терминала             Сигнальная Земля    ]

    [ Детектор качества                Контроль несущей    ]

    [ Индикатор кольца                 Зарезервирован      ]

    [ Селектор скорости                Зарезервирован      ]

    [ Внешний Синхро                   Не используется     ]

    [ Не используется                  Вторичный контроль несущей]

    [                                  Вторичная готовность к передаче]

[5] Рис. 14-1. Цоколевка разъема DB25.

[5]Спецификация электрических характеристик сигналов определяет напряжение

и ток для каждого контакта на разъеме. Здесь же определяются правила

сигнализации между DTE и DCE. Стандарт рекомендует следующее:

- Отрицательное напряжение более низкое, чем - 3V, интерпретируется как

  двоичная 1;

- Положительное напряжение более высокое, чем +3V, интерпретируется как

  двоичный 0;

- Максимальная скорость передачи сигнала не более 20 Кбит/сек.

Функциональная спецификация определяет взаимосвязь между контактами разъема.

Cтандарт предусматривает поддержку одной цепи передачи данных в каждом

направлении, обеспечивая таким образом возможность дуплексной связи.

Функционально цепи интерфейса можно разделить на 4 группы: относящиеся к

передаче данных, цепи заземления, цепи синхронизации и цепи управления.

Процедурная спецификация определяет последовательности сигналов, которыми

обмениваются DTE и DCE для выполнения определенных действий. Сигналы

объединены в пары по принципу "запрос-ответ". Например, сигнал "Запрос

передачи" (Request to Send) DTE вызывает установление сигнала "Готовность к

передаче" (Clear to Send) со стороны DCE.

[КС 14-3]

Для идентификации сигналов RS-232 применяются четыре системы обозначения.

Первая - это использование порядкового номера контакта разъема (контакт 1,

2, 3). Этот метод знаком тем, кто непосредственно имеет дело с интерфейсами.

Другие методы основываются на обозначениях, вводимых соответствующими

организациями. Так EIA применяет такие обозначения BA, BB, CB; МККТТ - 103,

104, 108 или сокращения от названия сигналов (TD для Transmitted Data,

Передаваемые Данные; RD для Received Data, Принимаемые Данные; CTS для Clear

to Send, Готовность к передаче).

Семантика стандартного интерфейса RS-232 наиболее просто может быть

объяснена в терминах взаимодействия типа "handshake", которое выполняется

между DTE и DCE при подготовке к передаче данных. Сигналы, которые

обеспечивают процесс взаимодействия, выводятся на 7 из 8 наиболее широко

используемых контактов разъема. Оставшийся контакт (контакт 7) применяется

в качестве сигнальной земли. Седьмые контакты разъемов DTE и DCE  соединяются

непосредственно. Потенциал этого контакта считается нулевым и служит точкой

отсчета потенциалов всех других цепей интерфейса.

Объяснение семантики интерфейса RS-232 основывается на следующем описании

аппаратного взаимодействия DTE и DCE с учетом цоколевки разъема DB25,

приведенного на рис. 14-1. При описании предполагается, что две ЭВМ (DTE)

обмениваются данными через два модема (DCE).

[5]1. Контакт 20 (Data Terminal Ready, DTR, Готовность терминала) принимает

значение "1" в том случае, когда включается питание на DTE.

2. Контакт 6 (Data Set Ready, DSR, Готовность сети) принимает значение "1"

при включении питания на DCE.

3. DTE запрашивает разрешение на передачу данных, устанавливая на 4-ом

контакте (Request to Send, RTS, Запрос передачи) единичный потенциал.

Отметим, что после завершения передачи DTE освобождает линию RTS, переводя

потенциал RTS в исходное состояние.

4. DCE устанавливает "1" на 5-ом контакте (Clear to Send, CTS, Готовность

к передаче), и затем передает специальный тоновый сигнал целевому DCE на

другой стороне тракта. Тоновый сигнал передается на частоте, соответствующей

двоичной единице.

5. Целевой, т.е. принимающий, DCE фиксирует тоновый сигнал и взводит

единичный потенциал на своем 8-ом контакте (Data Carrier Detect, CD,

Контроль несущей).

6. Исходный DTE может теперь начать передачу данных через контакт 2

(Transmitted Data, TD, Передаваемые данные) своему DCE.

7. Принимающий DCE посылает данные, принятые через 3-ий

контакт (Receive Data, RD, Принимаемые данные), своему DTE.

8. Этот процесс может быть повторен на второй несущей модема с помощью

вторичных сигналов DTE/DCE-интерфейса для поддержки дуплексной передачи.

[КС 14-4]

[5]Нуль модемы

[5]Две ЭВМ могут быть непосредственно соединены с помощью интерфейса RS-232.  Однако существуют некоторые проблемы  из-за

Однако существуют некоторые проблемы из-за того, что ни одна из ЭВМ не

является DCE-устройством. Например, если контакты

3 обоих DTE соединить между собой, то данные одного DTE будут передаваться

на выходной контакт другого. Такого рода проблема решается с помощью

устройства, называемого нуль модем. Нуль модем представляет собой кабель с

DTE разъемами на обоих концах, с перекрестной разводкой проводов (например,

контакт TD одного разъема соединен с контактом RD другого), что позволяет

имитировать присутствие DCE. Нуль модем не стандартизирован и не может быть

использован для работы в синхронном режиме. Поэтому нуль модем работает

только с асинхронным оборудованием. Нуль модемы могут быть изготовлены путем

перекрестной разводки контактов 2 и 3, 4 и 5, 6 и 8 или в любой другой

комбинации, определяемой соответствующим приложением. Важно, чтобы вы знали

тип необходимого нуль модема и были уверены в том, что изготовленный нуль

модем имеет именно тот тип, который требуется.

    [ Земля              Ground     ]

    [ Принимаемые данные       Receive Data        ]

    [ Передаваемые данные      Trancmit Data       ]

    [ Готовность сети          Data Set Ready      ]

    [ Контроль несущей         Carrier Detect      ]

    [ Готовность терминала     Data Terminal Ready ]

    [ Запрос передачи          Request to Send ] [Возможна задержка]

    [ Готовность к передаче    Clear to Send   ] [для некоторых протоколов]

          [ Нуль модем (асинхронный) ]

[5]Рис. 14-2. Асинхронный нуль модем.

[5]Другие стандарты

[5]RS-232 не единственный стандарт, специфицирующий интерфейс между связным

оборудованием. Интерфейс RS-449, являющийся другим широко используемым

стандартом, и два стандарта серии V и X, разработанные МККТТ, кратко

рассматриваются в следующих подразделах.

[КС 14-5]

[5]RS-449

[5]Из сравнительной таблицы, приведенной ниже, видно, что стандарт RS-449

подобен RS-232. Стандарт RS-449 был разработан по инициативе EIA в середине

1970-х годов для того, чтобы преодолеть ограничения RS-232 на длину тракта

связи и скорость передачи данных. Кроме этого стандарт RS-449 определяет

большее число интерфейсных линий. Дополнительные линии предназначаются для

организации возврата каждого сигнала. В RS-232 для этой цели применяется

одна общая линия.

        [5] Сравнение RS-232, V.24 и RS-449

        [5]Рис. 14-3. Сравнение RS-232, V.24 и RS-449.

[5]Стандарт RS-232 определяет физические, электрические и другие

спецификации интерфейса. Однако в стандарте RS-449 подобные характеристики

явно не определяются. Соответствующие спецификации даются в сопутствующих

документах RS-422 и RS-423. Процедуры взаимодействия DTE/DCE (handshaking) в

случае RS-449 аналогичны процедурам RS-232. Стандарт RS-449 обеспечивает

возможность передачи данных на значительно более дальние расстояния, чем

RS-232, однако этот стандарт для того, чтобы удовлетворить некоторым

международным рекомендациям, предполагает наличие двух разъемов. Поэтому

использование интерфейса RS-449 требует несколько больших затрат, чем RS-232.

В последнем стандарте EIA-530 этот недостаток устранен. Стандарт EIA-530

имеет те же электрические характеристики, что и RS-449, но предполагает

применение 25-ти контактного разъема, как и стандарт RS-232.

[КС 14-6]

[5]Серия V

[5]В рамках МККТТ были определены несколько стандартов для коммуникационных

интерфейсов. Стандарты серии V являются международными стандартами, которые

относятся к Физическому уровню. Например, международная версия стандарта

RS-232 - это стандарт МККТТ V-24. Стандарт V.24 слегка отличаются от RS-232

в использовании общих цепей. Другие стандарты V серии определяют процедуры

обработки данных, позволяющие вести передачу данных на различных скоростях

(примером может служить стандарт V.35).

[5]Серия X

[5]Серия Х стандартов МККТТ относится к организации сетей ЭВМ общего

пользования. Данная серия стандартов подразделяется на две группы.

Стандарты Х.1-X.39 определяют типы терминалов, интерфейсы, услуги и

дополнительные возможности. Наиболее известным стандартом является Х.25, в

котором специфицируются протоколы передачи пакетов данных.

Стандарты Х.40 - Х.199 определяют архитектуру сети, процедуры передачи,

сигнализации и т.п.

[5]Т-1

[5]В рамках корпорации AT&T была разработана технология цифровой передачи

данных Т-1 в качестве попытки создать цифровую телефонную систему. Первая

система Т-1, построенная в 1962 году, основывалась на TDM методе

мультиплексации передаваемых данных, при котором пропускная полоса тракта в

1.544 Мбит/сек делилась между 24-мя речевыми каналами. Существуют некоторые

различия между северо-американской, японской и европейской реализациями

этой технологии. Оборудование некоторых производителей обеспечивает

возможность передачи данных со скоростью вплоть до 50 бит/сек по большому

числу каналов тогда, как другие производители поставляют оборудование для

передачи данных со скоростью 2.048 Мбит/сек по одному каналу. Технология Т-1

не зависит от физической среды передачи данных. Системы Т-1 стали чрезвычайно

популярными, поскольку, обладая большей производительностью, они дешевле, чем

более ранние аналоговые системы.

В типичной Т-1 системе каждый входной аналоговый сигнал оцифровывается в

кодеке, конвертирующем поток данных в цифровые импульсы. Сигналы каждого

из 24 каналов представляются отсчетом восьмибитовой ширины. При этом в целях

синхронизации тракта передачи данных передается дополнительный бит через

каждые 193 бита данных.

[КС 14-7]

           [   Новые технологии    ]

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

[1]Новые технологии

[5]Графические прикладные системы (работающие с трехмерным изображением),

функционирующие на рабочих станциях с RISC архитектурой все в большей степени

используют сетевые услуги. Последние достижения в области технологии создания

аппаратных средств значительно расширили возможности высокоскоростного обмена

данными.

Например, в системе Т-3 скорость передачи данных повышена до 44.54 Мбит/сек,

что значительно превосходит возможности системы Т-1. В действительности

система Т-3 может применяться для мультиплексации 28 трактов системы Т-1.

Подобный вид услуг на арендной основе будет обеспечиваться телефонными

компаниями.

Другим усовершенствованным стандартом высокоскоростной передачи данных, хотя

и не слишком широко реализованным, является рекомендация SONET (Synchronouse

Optical NETwork, Синхронная оптическая сеть). Данный стандарт ориентирован на

использование оптоволоконной технологии и предназачается для обеспечения

скоростей передачи данных в диапазоне от 51.85 Мбит/сек до 2.5 Гбит/сек.

Еще одним примером высокоскоростной технологии является стандарт ISDN.

Стандарт широкополосного ISDN позволяет резервировать определенные полосы

пропускания сети за конкретными пользователями. При этом пользователям

предоставляется возможность определенным образом передавать видео и аудио

информацию, а также другой материал без опасений, что чрезмерные задержки

сигналов внесут временные искажения на стадии воспроизведения информации и

сделают ее мало понятной.

[КС 14-8]

[5]Стандарты, представленные в этой главе, а также многие другие, не

упомянутые здесь, обеспечивают с помощью реальных сред передачи данных

технологию связи ЭВМ, терминалов, телефонов и другого оборудования,

обрабатывающего информацию. Как видно из обсуждения, пользователям

предоставляется весьма широкий набор интерфейсов, обладающих еще более

широким набором возможностей и свойств.

[1]Итоги

[5]Протоколы физического уровня решают проблемы передачи/приема информации

с помощью определенных физических сред. При этом используется одна или большее

число схем кодирования информации для согласования характеристик сигналов с

возможностями физической среды. Стандарт RS-232 является одним из наиболее

известных протоколов физического уровня, специфицирующим различные

характеристики DTE/DCE соединения.

[КС 14-9]

[1]Упражнение 14

[5]1.Служащий отделения маркетинга обнаружил неисправность коммуникационной

системы. Тестовые программы фиксируют ошибку с помощью диагностического

сообщении: модем неработоспособен. Вы предполагаете, что неисправность

локализована в кабельной системе. Какой контакт прежде всего следует проверить

и почему?

А. Контакт 1 (защитная земля, protection ground)

В. Контакт 4 (запрос передачи, request to send)

C. Контакт 6 (готовность сети, data set ready)

D. Контакт 16 (вторичные принимаемые данные, secondary received data).

2. Нарисуйте простой эскиз интерфейса RS-232 между ЭВМ и модемом, показывающий

основные связи, используемые в ходе взаимодействия ЭВМ-модем. С помощью

стрелок покажите направление сигналов.

[КС 14-10]

                            [ SDLC, HDLC и LAPB ]

[0]Раздел 15   [2]SDLC, HDLC и LAPB

[1]Цели

[5]В результате изучения данного раздела вы сможете:

1. Определять основные организации, которые распространяют протоколы SDLC

(Synchronous Data Link Control), HDLC (High Level Data Link Control) и LAPB

(Link Access Procedure Balanced) и являются их привержинцами, а также

определять назначение каждого протокола.

2. Определять основные характеристики SDLC, HDLC и LAPB.

3. Определять услуги, обеспечиваемые протоколами SDLC, HDLC и LAPB.

4. Определять поля кадра SDLC и их функции.

[1]Введение

[5]В результате работы Физического уровня Канальный или Звеньевой уровень

получает данные в виде потока битов. На Канальном уровне существуют различные

типы протоколов, ориентированных на обработку потока битов. В главе 8 было

установлено, что асинхронные протоколы хорошо зарекомендовали себя в случае

символьной передачи данных между DTE и DCE, однако они менее эффективны при

передаче блоков информации. Синхронные протоколы (символьно-ориентированные,

например, BSC фирмы IBM, а также байт-ориентированные,

например, DDCMP фирмы DEC) также обладают рядом недостатков, некоторые из

которых приведены ниже:

- усечение множества символов (непрозрачность передачи символов). В протоколах

некоторые символы используются в качестве управляющих, что уменьшает общее

количество символов, пригодных для прозрачной передачи;

- относительная неэффективность. Многие протоколы являются полудуплексными,

выполняющими только одну функцию с кадром данных (либо прием, либо передачу);

- относительно слабая защищенность от ошибок. Многие протоколы проверяют

корректность передачи только области данных кадра, и не реализуют функцию

контроля последовательности принимаемых кадров.

В середине 70-х годов были разработаны усовешенствованные бит-ориентированные

Канальные протоколы, характеризующиеся лучшими возможностями адресации и

интерактивного взаимодействия между ЭВМ. Наиболее известными примерами таких

протоколов являются SDLC (протокол управления синхронным звеном передачи

данных), HDLC (протокол высокоуровнего управления звеном передачи данных) и

LAPB (сбалансированная процедура доступа к звену передачи данных). Данная

глава посвящена рассмотрению этих трех протоколов.

[КС 15-1]

          [ SDLC/HDLC/LAPB и Модель OSI   ]

                                [   OSI   ]

                       [ Ссылочная Модель ]

          [SDLC, HDLC]   [ Сетевой    ]

          [ и LAPB   ]   [ Звеньевой  ]

                         [ Физический ]

          [ к рис. на стр. 15-2 (в поле рисунка) ]

[1]Обзор SDLC, HDLC, LAPB

[5]Протоколы SDLC, HDLC и LAPB очень похожи. Каждый из них определяет протокол

Звеньевого уровня. Каждый был разработан для обеспечения поддержки звеньев,

функционирующих в следующем опереционном окружении:

- топология "точка-точка" и "точка-многоточка";

- ограниченные и неограниченные среды передачи данных;

- дуплексный и полудуплексный режимы передачи данных;

- сети коммутации цепей и коммутации пакетов.

В каждом протоколе предусматривается работа с одним или более типов

приемо/передающих станций:

- первичная (иногда называется мастер-станция). Станция управляет обменом

  данных с одной или более подчиненными станциями;

- вторичная. Подчиненная станция, связь с которой контролируется первичной

  станцией;

- комбинированная. Станция, которая способна функционировать и как первичная,

  и как вторичная в зависимости от обстоятельств.

[КС 15-2]

           [  Дерево семейства SDLC  ]

           [ Рассматривается ]

           [ в данном разделе ]

           [ Рассматривается ]

           [ в разделе 17      ]

           [ к рис. на стр. 15-3 (в поле рисунка)]

[1]SDLC: Управление синхронным звеном (каналом) данных

[5]Протокол SDLC является первым синхронным бит-ориентированным канальным

протоколом. Протокол SDLC был разработан специалистами фирмы IBM в качестве

метода доступа к звену передачи данных в рамках сетевой Архитектуры SNA

(рассматриваемой в 26 разделе).

В протоколе SDLC воплощена концепция взаимодействия ЭВМ-терминал, отражающая

состояние вычислительной техники середины 70-х годов. Проявилось это,

в частности, в том, что в SDLC применяются только станции двух типов -

первичная и вторичная. Кроме этого, SDLC, как и большинство протоколов других

фирм, отражает специфику создаваемого фирмой IBM оборудования. Однако

заинтересованность фирмы IBM в придании новому синхронному

бит-ориентированному протоколу большей популярности привела к тому, что

протокол SDLC был представлен в ANSI для использования в качестве стандарта

США (позднее на его основе был разработан стандарт ADCCP - Advanced Data

Communication Control Procedures), и в ISO для применения в качестве

международного стандарта (который в переработанном виде известен под

названием HDLC - High level Data Link Control).

Хотя ADCCP и HDLC не поддерживают некоторые свойства SDLC, все же считается,

что они являются совместимыми, и протокол SDLC входит в определенные

подмножества стандартов ADCCP и HDLC. Подобно большинству стандартов,

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