32. Предпосылки создания компьютерных сетей

С момента появления ЭВМ возник вопрос о передаче данных между отдельными компьютерами и рациональном распределении ресурсов ЭВМ.  Первые ЭВМ были очень сложны в эксплуатации и имели дорогостоящие аппаратные компоненты, отсутствовали единые стандарты построения ЭВМ. С развитием аппаратной и программной базы компьютеров, совершенствовались и сетевые технологии. Сначала были созданы системы передачи данных первоначально в коммерческих, военных и научных целях, затем сфера применения сетей расширилась.  В настоящее время использование компьютерных сетей является неотъемлемой частью нашей жизни, область их применения охватывает все сферы человеческой деятельности. Под компьютерной сетью мы будем понимать любое множество ЭВМ, связанных между собой средствами передачи данных (средствами телекоммуникаций).

История возникновения и развития компьютерных сетей

Развитие компьютерных сетей связано как с развитием собственно ЭВМ, входящих в состав сети, так и с развитием средств телекоммуникаций. Работы по созданию компьютерных сетей начались ещё в 60-х годах ХХ века. Прообразом компьютерных сетей явились системы телеобработки данных (СТД), построенные на базе больших (а позже и миниЭВМ). В качестве средств передачи данных использовалась существующая телефонная сеть. Основными элементами СТД являются модемы, абонентские пункты и устройства коммутации. Система СТД оперировала только аналоговыми сигналами. Основным недостатком СТД является невысокое быстродействие (9600 бит/с, реально 2400 бит/с). Поэтому одним из направлений совершенствования СТД явилась разработка цифровых телефонных коммутаторов. Вторым существенным недостатком СТД является возможность передачи данных по каналу связи в один и тот же момент времени только с одной скоростью. Этот недостаток был преодолен использованием впервые в 70-х годах в США коммуникаций кабельного телевидения, позволяющих вести широкополосную передачу (ШП). Третьим направлением перехода к сетям была разработка высокоскоростных шин для обеспечения взаимодействия нескольких больших ЭВМ. Четвёртым направлением развития сетей была реализация распределённой обработки данных. К середине 80-х годов, с появлением ПЭВМ все отмеченные тенденции развития сетей стали сближаться, что привело к разработке современных компьютерных сетей.

33. Принципы пакетной передачи данных

Коммутация пакетов

Под коммутацией в сетях передачи данных понимается совокупность операций, обеспечивающих в узлах коммутации передачу информации между входными и выходными устройствами в соответствии с указанным адресом.

При коммутации пакетов (КП) передаваемое сообщение разбивается на меньшие части, называемые пакетами, каждый из которых имеет установленную максимальную длину. Пакеты снабжаются служебной информацией, необходимой для доставки пакета, и передаются по сети.

Каждый пакет снабжается следующей служебной информацией (заголовком):

• коды начала и окончания пакета,

• адреса отправителя и получателя,

• номер пакета в сообщении,

• информация для контроля достоверности передаваемых данных в промежуточных узлах связи и в пункте назначения.

Множество пакетов одного и того же сообщения может передаваться одновременно. Приемник в соответствии с заголовками пакетов выполняет сборку пакетов в исходное сообщение и отправляет его получателю. Благодаря возможности не накапливать сообщения целиком, в узлах коммутации не требуется внешних запоминающих устройств, следовательно, можно вполне ограничиться оперативной памятью, а в случае ее переполнения использовать различные механизмы задержки передаваемых пакетов в местах их генерации.

Части одного и того же сообщения могут в одно и то же время находиться в различных каналах связи, более того: когда начало сообщения уже принято, его конец отправитель может еще даже не передавать в канал.

При пакетной коммутации приходится находить компромиссное решение, удовлетворяющее двум противоречивым требованиям: - уменьшение задержки пакета в сети, обеспечиваемое уменьшением его длины; - обеспечение повышения эффективности передачи информации, достигаемое, наоборот, увеличением длины пакета (при малой длине пакета длина его заголовка становится неприемлемо большой, что снижает экономическую эффективность передачи).

В сети с пакетной коммутацией максимальный размер пакета устанавливается на основе 3-х факторов: - распределение длин пакетов, - характеристика среды передачи (главным образом, скорость передачи), - стоимость передачи. Для каждой передающей среды выбирается свой оптимальный размер пакета.

Процесс передачи данных в сети с коммутацией пакетов

Процесс передачи данных в сети с КП можно представить в виде следующей последовательности операций:

• вводимое в сеть сообщение разбивается на части - пакеты, содержащие адрес конечного пункта получателя;

• в узле КП пакет запоминается в оперативной памяти (ОЗУ) и по адресу определяется канал, по которому он должен быть передан;

• если этот канал связи с соседним узлом свободен, то пакет немедленно передается на соседний узел КП, в котором повторяется та же операция;

• если канал связи с соседним узлом занят, то пакет может какое-то время храниться в ОЗУ до освобождения канала;

• сохраняемые пакеты помещаются в очередь по направлению передачи, причем длина очереди не превышает 3-4 пакета; если длина очереди превышает допустимую, пакеты стираются из ОЗУ и их передача должна быть повторена.

Пакеты, относящиеся к одному сообщению, могут передаваться по разным маршрутам в зависимости от того, по какому из них в данный момент они с наименьшей задержкой могут пойти к адресату. В связи с тем, что время прохождения по сети пакетов одного сообщения может быть различным (в зависимости от маршрута и задержки в узлах коммутации), порядок их перехода к получателю может не соответствовать порядку пакетов.

Методы пакетной коммутации

Существует два метода пакетной коммутации: дейтаграммный (датаграммный) и способ виртуальных соединений.

Дейтаграммный метод

Этот метод эффективен для передачи коротких сообщений. Он не требует громоздкой процедуры установления соединения между абонентами.

Термин "дейтаграмма" (датаграмма, datagram) применяют для обозначения самостоятельного пакета, движущегося по сети независимо от других пакетов. Пакеты доставляются получателю различными маршрутами. Эти маршруты определяются сложившейся динамической ситуаций на сети. Каждый пакет снабжается необходимым служебным маршрутным признаком, куда входит и адрес получателя.

Пакеты поступают на прием не в той последовательности, в которой они были переданы, поэтому приходится выполнять функции, связанные со сборкой пакетов. Получив дейтаграмму, узел коммутации направляет ее в сторону смежного узла, максимально приближенного к адресату. Когда смежный узел подтверждает получение пакета, узел коммутации стирает его в своей памяти. Если подтверждение не получено, узел коммутации отправляет пакет в другой смежный узел, и так до тех пор, пока пакет не будет отправлен.

Все узлы, окружающие данный узел коммутации, ранжируются по степени близости к адресату, и каждому присваивается 1, 2 и т.д. ранг. Пакет сначала посылается в узел первого ранга, при неудаче - в узел второго ранга и т.д. Эта процедура называется алгоритмом маршрутизации. Существуют алгоритмы, когда узел передачи выбирается случайно, и тогда каждая дейтаграмма будет идти по случайной траектории.

Виртуальный метод

Этот метод предполагает предварительное установление маршрута передачи всего сообщения от отправителя до получателя с помощью специального служебного пакета - запроса вызова.

Для этого пакета выбирается маршрут, который в случае согласия получателя этого пакета на соединение закрепляется для прохождения по нему всего трафика. Пакет запроса на соединение как бы прокладывает через сеть путь , по которому пойдут все пакеты, относящиеся к этому вызову.

Метод называется виртуальным потому, что здесь не коммутируется реальный физический тракт (как, например, в телефонной сети), а устанавливается логическая связка между отправителем и получателем, - т.е. коммутируется виртуальный (воображаемый) тракт.

В виртуальной сети абоненту-получателю направляется служебный пакет, прокладывающий виртуальное соединение. В каждом узле этот пакет оставляет распоряжение вида: пакеты k-го виртуального соединения, пришедшие из i-го канала, следует направлять в j-й канал. Тем самым виртуальное соединение существует только в памяти управляющего компьютера. Дойдя до абонента-получателя, служебный пакет запрашивает у него разрешение на передачу, сообщив, какой объем памяти понадобится для приема. Если его компьютер располагает такой памятью и свободен, то посылается согласие абоненту-отправителю на передачу сообщения. Получив подтверждение, абонент-отправитель приступает к передаче сообщения обычными пакетами.

Пакеты беспрепятственно проходят друг за другом по виртуальному соединению и в том же порядке попадают абоненту-получателю, где, освободившись от заголовков и концевиков, образуют передаваемое сообщение.

Виртуальное соединение может существовать до тех пор, пока отправленный одним из абонентов специальный служебный пакет не сотрет инструкции в узлах.

Режим виртуальных соединений эффективен при передаче больших массивов информации.

Преимущества режима виртуальных соединений перед дейтаграммным заключается в обеспечении упорядоченности пакетов, поступающих в адрес получателя, и сравнительной простоте управления потоком данных вдоль маршрута в целях ограничения нагрузки в сети, в возможности предварительного резервирования ресурсов памяти на узлах коммутации.

К недостаткам следует отнести отсутствие воздействия изменившейся ситуации в сети на маршрут, который не корректируется до конца связи. Виртуальная сеть в значительно меньшей степени подвержена перегрузкам и зацикливанию пакетов, за что приходится платить худшим использованием каналов и большей чувствительностью к изменению топологии сети.

34.

СТАНДАРТЫ ISO:

Международная организация по стандартизации [ISO — International Standards Organization ] — основана в 1946 г. для разработки международных стандартов в различных областях техники, производственной и других видах деятельности. Объединяет более 70 национальных организаций по стандартизации. Наиболее известный стандарт ISO в области телекоммуникаций — семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (см. далее “OSI”).

Модель OSI (Open Systems Interconnection) — взаимодействие открытых систем — семиуровневая модель протоколов передачи данных, разработанная Международной организацией по стандартизации (см . – “ISO ”) и CCITT (Consultative Committee for International Telephony and Telegraphy ) для сопряжения различных видов вычислительного и коммуникационного оборудования различных производителей.

Уровни OSI [OSI layers ] — группы протоколов передачи данных, связанные между собой иерархическими отношениями (см . ” Иерархическая структура ” ). Каждый уровень обслуживает вышестоящий уровень и, в свою очередь, пользуется услугами нижестоящего. Наименование уровней OSI (от нижнего к верхнему):

1. Физический уровень [physical layer ] — описывает механические, электрические и функциональные характеристики среды передачи данных, а также средства, предназначенные для установления, поддержания и разъединения связи (“соединений”). При необходимости обеспечивает также кодирование и модуляцию сигнала, передаваемого в сети.

2. Канальный уровень [data link layer ] — отвечает за надежность передачи данных по определенному каналу между двумя соседними узлами, а также за установление, поддержание и разрыв соединений. Блок данных, передаваемых на канальном уровне, называется кадром. Процедуры канального уровня добавляют в передаваемые кадры соответствующие адреса, контролируют ошибки и при необходимости осуществляют повторную передачу кадров. Реализует методы доступа к среде передачи, основанные на передаче маркера (token passing ) или на соперничестве ( см . “Contention”).

3. Сетевой уровень [network layer ] — обеспечивает маршрутизацию пакетов (то есть передачу через несколько каналов по одной или нескольким сетям), что обычно требует включения в пакет сетевого адреса получателя. Отвечает также за обработку ошибок, мультиплексирование пакетов и управление протоколами данных. Самые известные протоколы этого уровня: X.25 (в сетях с коммутацией пакетов), IP (в сетях TCP/IP ), и IPX (в сетях NetWare ). Кроме того, к сетевому уровню относятся протоколы построения маршрутных таблиц для маршрутизаторов, например, OSPF, RIP, ES-IS и IS-IS.

4. Транспортный уровень [transport layer ] — обеспечивает предоставление услуг по надежной передаче данных между оконечными узлами сети, в том числе взаимодействующими через несколько промежуточных узлов коммутации или даже транзитных сетей. Служит границей, ниже которой единицей передаваемой информации являются пакеты, а выше — сообщения. В рамках транспортного протокола модели OSI предусмотрены пять классов сервиса передачи сообщений (0—4).

5. Сеансовый уровень [session layer ] — обеспечивает предоставление услуг, связанных с организацией и синхронизацией обмена данными между процессами на уровне представления.

6. Уровень представления данных [presentation layer ] — включает служебные операции, к которым обращается прикладной уровень ( см. далее ) для интерпретации и преобразования передаваемых и принимаемых данных. Обеспечивает установление общих правил взаимодействия двух ЭВМ различных типов.

7. Прикладной уровень [application layer ] – отвечает за взаимодействие прикладных программ и интерфейс пользователя. Предоставляемые им услуги: электронная почта, идентификация пользователей, передача файлов и т. п.

Подуровни семиуровневой модели OSI :

MAC (Media Access Control) — управление доступом к среде

1. Подуровень канального уровня. Определяет методы доступа к среде передачи данных, формат кадров и адресацию.

2. Общий термин для описания метода доступа сетевых устройств к среде передачи данных (преимущественно используется применительно к ЛВС ).

LLC (Logical Linc Control) — управление логическим каналом

1. Подуровень канального уровня, ориентированный на поддержку функций, не зависящих от среды передачи данных. Использует сервис подуровня MAC для предоставления услуг сетевому уровню.

2. Протокол канального уровня, разработанный Комитетом IEEE 802 для локальных вычислительных сетей (см . “ ЛВС”). Является общим для всех стандартных технологий ЛВС. В стандарте IEEE 802.2 определены три класса протоколов управления логическим каналом:

LLC1 — без установления соединения, подтверждений, исправления ошибок и управления потоком,

LLC2 — с установлением соединения,

LLC3 — без установления соединения, но с подтверждениями.

PMD (Physical layer Medium Dependent ) — подуровень физического уровня, зависящий от среды передачи. Является составной частью стандарта FDDI , регламентирующего характеристики волоконно-оптического кабеля для передачи данных, типы коннекторов (соединительных устройств), мощность передатчиков и др.

 

стандарты IEEE:

• IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) — Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ( ИИЭР) — организация, созданная в США в 1963 г. Является разработчиком ряда стандартов для локальных вычислительных систем, в том числе — по кабельной системе, физической топологии и методам доступа к среде передачи данных. Наибольшую известность получила серия стандартов 802 (см. далее), ответственность за которые несут Комитет I EEE 802 и (непосредственно) его рабочие группы — подкомитеты.

• IEEE 802.1Q – стандарт, целью которого является установление единого метода передачи по сети данных о приоритете кадра и его принадлежности к виртуальным ЛВС. Он содержит две спецификации маркировки пакетов: первая (одноуровневая) определяет взаимодействие виртуальных сетей по магистрали Fast Ethernet ; вторая (двухуровневая) связана с маркировкой пакетов в смешанных магистралях, включая Token Ring и FDDI . Первая спецификация представляет собой доработанную технологию коммутации, поддерживаемую фирмой Cisco . Задержка с принятием данного стандарта связана с необходимостью детальной проработки более сложной двухуровневой спецификации. Подробнее см. [576].

• IEEE 802.1p – стандарт, определяющий метод передачи данных о приоритете сетевого трафика. Он необходим для исключения задержек в передаче пакетов по ЛВС. Задержки, неприемлемые при передаче голоса и видео, могут возникать в результате даже кратковременных перегрузок сети. Данный стандарт специфицирует алгоритм изменения порядка расположения пакетов в очередях, чем обеспечивается своевременная доставка трафика, чувствительного к временным задержкам. Подробнее см. [576].

• IEEE 802.2 — стандарт канального уровня, предназначенный для использования совместно со стандартами IEEE 802.3, 802.4 и 802.5 ( см. далее ). Определяет способы управления логическим каналом. Относится к подуровню LLC канального уровня (см. ранее ).

IEEE 802.3

1. Стандарт, описывающий характеристики кабельной системы для ЛВС с шинной топологией ( 10Base5 ), способы передачи данных и метод управления доступом к среде передачи CSMA/CD.

2. Рабочая группа (подкомитет) Комитета IEEE 802, рассматривающая стандарты для сетей Ethernet.

IEEE 802.4

1. Стандарт, описывающий физический уровень и метод доступа с передачей маркера в ЛВС с шинной топологией. Используется в ЛВС, реализующих протокол автоматизации производства ( MAP ). Аналогичный метод доступа применяется в сети ARCnet.

2. Рабочая группа (подкомитет) Комитета IEEE 802, рассматривающая стандарты для сетей Token Bus.

IEEE 802.5

1. Стандарт, описывающий физический уровень и метод доступа с передачей маркера в ЛВС с топологией “звезда”. Используется в сетях Token Ring.

2. Рабочая группа (подкомитет) Комитета IEEE 802, рассматривающая стандарты для сетей Token Ring.

• IEEE 802.6 — стандарт, описывающий протокол для городских вычислительных сетей ( MAN ). Использует волоконно-оптический кабель для передачи данных с максимальной скоростью 100Мбит/с на территории до 100 км ².

• IEEE 802.11 — спецификация на беспроводные радиолинии связи для вычислительных сетей — определяет используемую ими частоту 2,4 ГГц, которая выделена в США для промышленности, науки и медицины.

• IEEE 802.11a — спецификация на беспроводные радиолинии связи для вычислительных сетей. Определяет использование частотного диапазона 5,15 – 5,35 ГГц и скорость передачи данных (голос и видео) до 54 Мбит/с.

• IEEE 802.11b — спецификация на беспроводные радиолинии связи для вычислительных сетей. Определяет использование частоты 2,412 – 2,437 ГГц и скорость передачи данных до 11 Мбит/с.

• IEEE 1394 — стандарт высокоскоростного интерфейса, разработанный для новой (последовательной) шины, имеющий в своей спецификации такой же номер. Стандарт состоит из следующих разделов: непосредственное описание архитектуры шины, описание строения проводов, а также протоколов передачи данных. Он позволяет конструировать нециклические сети с ограниченным числом отводов. Термин нециклические сети означает, что подключаемая аппаратура не может создавать петли, а сети сограниченным числом отводов — что в одной цепочке не может быть более 16-ти узлов. Некоторые характеристики стандарта: поддерживает максимальные скорости передачи данных в 100, 200 и 400 Мбит/с; имеет полностью цифровой интерфейс, малогабаритные разъемы и тонкие кабели; обеспечивает “горячее” подключение устройств (можно подсоединять или отсоединять устройства при работающей шине); поддерживает синхронную и асинхронную передачу данных; имеет масштабируемую архитектуру (на одной шине могут находиться устройства, передающие данные со скоростью 100, 200 и 400 Мбит/с) и др. Подробнее см. [630].

• 10Base-2, тонкий Ethernet — стандарт физического уровня, являющийся частью стандарта IEEE 802.3 , который описывает топологию сети Ethernet на тонком коаксиальном кабеле ( thin Ethernet, Cheapernet ) при скорости передачи данных 10 Мбит/с. Максимальное расстояние между узлами сети — 185 м. Сеть может состоять из пяти сегментов, соединенных через повторители. В каждом из трех сегментов можно подключать к кабелю до 30 узлов. Два других сегмента используются только для увеличения общей протяженности сети (к ним станции подсоединять нельзя). Повторитель рассматривается как специальный узел, подключенный к сети, поэтому в сегменте с двумя повторителями допускается иметь только 28 станций. Таким образом, одна сеть Ethernet 10Base2 содержит не более 86 узлов, а максимальная длина кабеля не превышает 925 м. Цифра 10 в названии стандарта обозначает скорость передачи (10 Мбит/с), слово “Base” — метод передачи (основная полоса передачи — baseband), последняя цифра (2) — тип кабеля (тонкий коаксиальный). В других стандартах для сети Ethernet последние символы 5, T, F, VG обозначают соответственно: толстый коаксиальный кабель, витую пару (ТР), волоконно-оптический кабель ( fiber ) и неэкранированную витую пару категории 3 (voice grade).

• 10Base-5, толстый Ethernet — стандарт физического уровня, являющийся частью стандарта IEEE 802.3 . Описывает топологию сети Ethernet на толстом коаксиальном кабеле ( Thick Ethernet ) при скорости передачи данных 10 Мбит/с. Максимальное расстояние между узлами — 500 м, а число узлов в каждом из трех сегментов — не более 100. К двум другим сегментам нельзя подключать станции. Следовательно, в сети может быть не более 296 станций при общей длине кабеля не более 2,5 км (см . “10Base2”).

• 10Base-F, 10Base-FL — стандарт физического уровня комитета IEEE 802.3, описывающий топологию сети Ethernet на волоконно-оптическом кабеле при скорости передачи данных 10 Мбит/с. Максимальное расстояние между узлами — 2 км.

• 10Base-Т — стандарт физического уровня комитета IEEE 802.3 , описывающий топологию сети Ethernet на экранированной и неэкранированной витых парах ( см . “5UTP“ и “STP“) категорий кабелей : 3, 4 или 5 при скорости передачи данных — 10 Мбит/с. Подключение рабочих станций осуществляется через концентратор. Максимальная длина кабеля — 100 м.

• 100Base-FX — стандарт физического уровня, предназначенный для сетей 100 Мбит/с Fast Ethernet , которые используют оптоволоконный кабель.

• 100B ase-Т , 100Base-TX — стандарт, предложенный фирмой 3Com для реализации сетей типа Fast Ethernet, которые используют кабель типа витая пара и скорость передачи данных 100 Мбит/с. Сохраняет протокол CSMA/CD уровня MAC , что позволяет использовать прежнее программное обеспечение и средства управления сетямиEthernet . Поддерживается фирмами, контролирующими более 60% рынка адаптеров Ethernet. В августе 1993 г. образован Союз поддержки проекта стандарта 100Base-Т ( Fast Ethernet Alliance ), в который входят такие известные фирмы, как 3Com, Cabletron, Grand Junction Networks, Intel, Racal-Datacom и SynOptics . Существуют два несовместимых предложения по реализации физического уровня для 100Base-T: 100Base-X и 4Т+. На уровне MAC технология100Base-Т конкурирует с предложением 100Base-VG ( см . “10Base2“, “100Base-X“, “100Base-4 Т +“ и “100Base-VG“).

• 100Base-VG — проект стандарта, предложенный фирмами АТ&Т и Hewlett Packard для реализации в сети Ethernet передачи данных со скоростью 100 Мбит/с по неэкранированной витой паре ( UTR ) категории 3, широко используемой для передачи речи. По этой причине UTR категории 3 называется также кабелем VG (Voice Grade ). В 100Base-VG определены новый метод доступа Demand Priority (обработка запросов с учетом приоритетов) и новая схема кодирования данных Quartet Coding (“ квартетное кодирование”). Благодаря квартетному кодированию данные передаются со скоростью 25 Мбит/с. Согласно методу Demand Priority станция, желающая передать пакет, посылает высокочастотный сигнал концентратору, запрашивая низкий приоритет для обычных данных и высокий — для данных, чувствительных к временным задержкам (например, при передаче движущегося изображения и речи). Если сеть свободна, концентратор разрешает передачу пакета. После анализа адреса получателя в принятом пакете концентратор автоматически отправляет пакет станции назначения. Если же сеть занята, концентратор ставит полученный заказ в очередь, которая обрабатывается в порядке поступления запросов с учетом их приоритетов: запросы с более высоким приоритетом выполняются первыми.

• 100Base-X — один из двух конкурирующих методов реализации физического уровня 100Base-T. Основан на технологии передачи сигналов, принятой в FDDI . Буква Х в названии метода 100Base-X означает возможность использования разных средств передачи: двух неэкранированных витых пар категории 5, двух экранируемых витых пар или многомодового волоконно-оптического кабеля. Функции 100Base-X распределены по трем подуровням, низший из которых соответствует стандарту TP-PMD.

• 100VG-AnyLAN — технология, разработанная фирмой IBM и Hewlett Packard на основе предложения 100Base-VG для обеспечения скорости передачи 100 Мбит/с в сетяхEthernet и Token Ring . Конкурирует с технологией 100Base-X.

• 1000Base-LX – техническая спецификация, которая используется для сетей Gigabit Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с по одномодовому оптоволоконному кабелю.

• 1000Base-SX — техническая спецификация, которая используется для сетей Gigabit Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с по многомодовому оптоволоконному кабелю.

• 1000Base-T — техническая спецификация, которая используется для сетей Gigabit Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с по медному кабелю категории 5. Имеет ограничение по длине ~ 10 м.

стандарты ITU-T серий H [H-series] и V [V-series] —

• ITU (International Telecommunications Union) — Международный союз электросвязи ( структурное подразделение ООН ), ранее — Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии — МККТТ [CCITT — Comite’ Consultatif Internationale de Telegraphique et Telephonique].

• ITU-T — Комитет по стандартизации телекоммуникаций в составе ITU ( см . ранее ), его рабочий орган — Сектор стандартизации телекоммуникаций — TSS, ITU-TSS(Telecommunications Standardization Sector). В задачи ITU-T входит установление стандартов в области электросвязи. Членами комитета являются министерства связи стран — членов ООН, частные компании, научные организации и торговые объединения.

Группа стандартов ITU-T на средства и методы обработки и передачи данных на физическом и канальном уровнях:

• H.245 — стандарт ITU-T , который определяет порядок реализации функций управления при передаче аудио- и видеосигналов в компьютерной телефонной сети [250].

• H.261 — компонент набора протоколов H.320 ( см. далее), описывающий сжатие видеоданных.

• H.320 — пакет стандартов ITU-T , которые описывают сжатие звука и видеоданных, а также механизмы их передачи по выделенным или коммутируемым цифровым линиям для видеоконференций.

• H.323 — стандарт ITU-T , который определяет требования к компьютерной телефонии и видеоконференциям, проводимым через распределенные сети с коммутацией пакетов (например, Ethernet, Token Ring, ATM и др.). Принят в 1996 г. Спецификация H.323 стала руководством для разработчиков программ и технических средств телефонииИнтернета. В ней определены основные функции, которые должны выполнять соответствующие продукты, а также сформулированы рекомендации по управлению вызовами и по технологиям сжатия аудио- и видеосигналов. Стандарт обеспечивает совместимость сетевого оборудования и может использоваться везде, где поддерживается IP -протокол, независимо от топологии сети. Подробнее см. [250, 565].

• H.324 — стандарт ITU-T , который определяет требования к видеоконференциям, проводимым через обычные аналоговые телефонные сети.

• T.120 — стандарт ITU-T , который описывает двусторонние и многосторонние видеоконференции, проводимые при совместной работе над документами с использованием различных сред передачи данных [136, 250].

• V.17 — стандарт ITU-T передачи данных со скоростью до 14,4 Кбит/с (используется для обмена факсимильной информацией). Подробнее см. [ 652].

• V.21 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи с частотным разделением каналов и частотной модуляцией. Скорость передачи 300 бит/с [201, 652].

• V.22 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи с частотным разделением каналов со скоростью 600 бит/с или 1,2 Кбит/с по коммутируемому или выделенному каналу с применением двукратной относительной фазовой (фазоразностной) модуляции [201, 652].

• V.22bis — стандарт ITU-T для дуплексной передачи с частотным разделением по коммутируемому каналу со скоростью 1,2 или 2,4 Кбит/с с применением амплитудной квадратурной модуляции [652].

• V.23 — стандарт ITU-T для полудуплексной передачи со скоростью 1,2 Кбит/с по коммутируемому каналу с применением частотной модуляции.

• V.24 — стандарт ITU-T , определяющий электрический интерфейс между терминальным оборудованием ( DTE ) и модемом. Эквивалентен интерфейсу RS232C , разработанному ассоциацией EIA.

• V.26 — стандарт ITU-T для полудуплексной передачи со скоростью 2,4 Кбит/с по выделенному каналу с применением двукратной относительной фазовой модуляции.

• V.26bis — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростью 2,4 Кбит/с по коммутируемому каналу с применением двукратной относительной фазовой модуляции.

• V.27 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростью 2,4 Кбит/с по выделенному каналу с применением трехкратной относительной фазовой модуляции.

• V.27ter — стандарт ITU-T для полудуплексной передачи со скоростью 4,8 Кбит/с по коммутируемому каналу с применением трехкратной относительной фазовой модуляции.

• V.29 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростью 9,6 Кбит/с по четырех проводному выделенному каналу, а также для полудуплексной передачи по коммутируемому или двухпроводному выделенному каналу с применением 16-позиционной квадратурной амплитудной модуляции. Широко используется также для передачи факсимильных сообщений со скоростью 9,6 Кбит/с и 7,2 Кбит/с.

• V.32 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростями 2,4; 4,8 или 9,6 Кбит/с по коммутируемому или двухпроводному выделенному каналу с применением 16-позиционной амплитудно-фазовой модуляции. Поддерживает методы исправления ошибок (решетчатое кодирование) и подавления помех за счет отраженного сигнала (так называемую эхо-компенсацию) [652].

• V.32bis — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростью 7,2; 9,6; 12,0 или 14,4 Кбит/с по коммутируемому или двухпроводному выделенному каналу с применением 128-позиционной квадратурной амплитудной модуляции. Поддерживает методы согласования скорости приема—передачи, исправления ошибок (решетчатое кодирование) и подавления помех за счет отраженного сигнала (так называемую “эхо-компенсацию“) [652].

• V.32terbo — спецификация фирмы AT&T , совместимая со стандартами V.32 и V.32bis. Описывает метод дуплексной передачи со скоростью 19,2 Кбит/с по коммутируемому или двухпроводному выделенному каналам. Пока не получил широкой поддержки производителей модемов.

• V.33 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростью 14,4 Кбит/с по четырехпроводному выделенному каналу с применением 128-позиционной амплитудно-фазовой модуляции.

• V.34 — стандарт ITU-T для дуплексной передачи со скоростью 33,6 Кбит/с по коммутируемому каналу. Раньше назывался V.fast . Подробнее см. [201 , 652].

• V.35 — стандарт ITU-T , определяющий интерфейс между терминальным оборудованием (см . DTE ) и линейным драйвером [line driver] (преобразователем цифровых сигналов, улучшающим их характеристики для обеспечения надежности передачи на большие расстояния). Поддерживает скорость передачи до 64 Кбит/с.

• V.42 — стандарт ITU-T для дуплексных модемов, описывающий методы исправления ошибок. Поддерживает протокол доступа к каналу для модемов [LAMP. — Link Access Protocol for Modems ], совместимый с протоколами LAPB для сетей X.25 и LAPD для сетей ISDN.

• V.42bis — стандарт ITU-T , описывающий процедуры сжатия данных, передаваемых модемами. Позволяет вчетверо увеличить скорость передачи данных, если принимающий модем также поддерживает этот стандарт.

• V.70 — стандарт ITU-T , определяющий протокол одновременной передачи голоса и данных ( DSVD ). Находится в разработке [215].

• V.90 – стандарт ITU-T , определяющий протокол для модемов и оборудования, рассчитанных на скорость передачи данных 56, 7 Кбит/с прямая передача) и 33,6 Кбит/с (обратная передача). Данный протокол принят в начале 1998 г. Он снимает возникшие ранее проблемы появления двух альтернативных стандартов: X2 фирмы Robotics (США) и K56Flex (альянс фирм – Lucent Technologues, Rokwell и др.). Подробнее о стандарте и соответствующих ему модемах см. [422, 440, 455].

• V.92 - стандарт ITU-T , определяющий протокол для модемов и оборудования, рассчитанных на скорость передачи данных 56,7 Кбит/с. Это достигается за счет использования для кодирования данных ИКМ. Подробнее см. [652].

• V.120 — стандарт ITU-T , определяющий протокол, который обеспечивает взаимодействие устройств, имеющих скорость передачи менее 64 Кбит/с. Ряд коммуникационных программных продуктов для ПЭВМ требуют, чтобы указанные устройства поддерживали протокол V.120.

стандарты серии X [X-series]

Группа стандартов ITU-T на протоколы и интерфейсы, предназначенные для передачи цифровых данных:

• X.21 — рекомендация ITU-T , описывающая физический интерфейс между терминалом и аппаратурой передачи данных (см . ”DCE ”). Предназначена для замены более ранних рекомендаций V.24 и V.25.

• X.25 — стандарт ITU-T , определяющий интерфейс между оконечным оборудованием (см . ”DTE ”) и аппаратурой передачи данных (см . ”DCE ”) для рабочих станций, действующих в режиме коммутации пакетов в сети передачи данных общего пользования. Реализует три уровня протокола: физический, канальный и сетевой. Термин X.25часто используется для обозначения сетей с коммутацией пакетов (см . “ сети X.25”), что не совсем верно. Рекомендация X.25 специфицирует лишь интерфейс доступа к сети, но не устанавливает порядок функционирования сети и правила управления ею [176].

• X.75 — стандарт ITU-T для сетей пакетной коммутации, описывающий структуру сообщений для обмена по международным каналам между шлюзами сетей X.25 .

• X.121 — стандарт ITU-T , определяющий международную систему адресации в сетях X.25 .

• X.400 — международный стандарт для систем передачи сообщений, описывающий методы электронного обмена (текстами, графикой, факсами и др.). Основное назначение стандарта — обеспечение взаимодействия между различными системами электронной почты (см . “E-mail“ ). Определяет несколько протоколов, обеспечивающих надежную передачу между агентами пользователя ( User Agent ) и агентами передачи сообщений ( Message Transfer Agent) [176].

• X.500 — стандарт ITU-T был принят в 1988 г., обновлялся в 1993 и 1997 гг. Предназначен для поддержки глобальной службы каталогов Интернета. Ядро X .500 составляет распределенная иерархическая справочная база данных обо всех поименованных объектах сети (в том числе — ресурсах, приложениях и пользователях). Подробнее см. [526].

ДРУГИЕ СТАНДАРТЫ и протоколы :

• ANSI-136 – североамериканский цифровой стандарт мобильной связи, используемый в системах TDMA , известных ранее под названием D-AMPS).

• CDDI (Copper Distributed Data Interface) – распределенный интерфейс передачи данных по медному кабелю – спецификация, разработанная фирмой Crescendo Communications для передачи трафика FDDI ( см. ранее) по медному кабелю (в 1993 г. эта фирма приобретена ведущим производителем маршрутизаторов — компанией Cisco Systems ). Положена в основу стандарта TP-PMD.

• CDMA (Code Division Multiple Access) – многостанционный доступ с кодовым разделением каналов – наименование технологии многостанционного радиодоступа, объединяющей ряд технологий и соответствующих им стандартов для радиоинтерфейсов, включая: CDMA 2000 (название стандарта CDMA для услуг третьего поколения),CDMA One или IS—95 (технология узкополосного радиоинтерфейса, предложенная фирмой Qualcomm), Wideband CDMA – WCDMA (технология широкополосного радиоинтерфейса третьего поколения, оптимизированная для предоставления высокоскоростных мультимедийных услуг в том числе видео, доступа в Интернет и видеоконференций) [567].

• EIA/TIA-232 — стандарт для 25-контактного последовательного интерфейса, который может быть использован для подсоединения компьютеров к сетевому оборудованию (старое название — RS-232 ). Разработан и принят двумя ассоциациями EIA и TIA. EIA (Electronic Industries Association) — Ассоциация электронной промышленности – организация, объединяющая производителей электронного оборудования в США. Регламентирует электрические и функциональные характеристики интерфейсного оборудования и кабельных систем. TIA (Telecommunications Industry Association) — Ассоциация телекоммуникационной промышленности – организация, занимающаяся разработкой телекоммуникационных стандартов, основана в 1988 г в США. TIA была выделена из Е IA для разработки телекоммуникационных стандартов.

• FDDI (Fiber Distributed Data Interface ) — стандарт на распределенный интерфейс высокоскоростной передачи данных по волоконно-оптическому кабелю, принятый комитетом ANSI X3t9.5 в 1989 г. Он состоит из четырех частей: двух подуровней семиуровневой модели OSI – PMD и MAC ( см. ранее ), а также протоколов PHY и SMT (см. далее). Соответствующий ему международный стандарт – ISO 9314 – регулирует методы передачи данных по волоконно-оптическому кабелю со скоростью 100 Мбит/с. Основан на детерминированном методе доступа с передачей маркера (как в Token Ring ). В общем случае сеть FDDI имеет топологию “кольца” с подсоединенными к нему “деревьями”. При использовании многомодового кабеля расстояние между станциями может достигать 2 км при общей длине кольца 100 км. FDDI используется в приложениях, требующих высокой надежности, например в информационных системах аэропортов, при построении магистральных сетей масштаба города (см . “Campus network“ ) а также в магистральных соединениях, обеспечивая связь между сетями Ethernet и Token Ring.

• IETF (Internet Engineering Task Force) – инженерная проблемная группа Интернета – международная общественная организация сообщества Интернета, которая отвечает за организацию работы системы, разработку стандартов сети и техническое усовершенствование средств ее обеспечения.

• OSPF (Open Shortest Path First) – открытый протокол предпочтения кратчайшего пути – стандарт и соответствующий ему протокол, разработанные комитетом IETF ( см. ранее) для маршрутизаторов сети Интернет в целях определения оптимального маршрута передачи данных. В настоящее время является самым популярным и используется в маршрутизаторах различных фирм-производителей. Основан на алгоритме SPF . Обеспечивает следующие дополнительные возможности: маршрутизацию пакетов в соответствии с заказанным типом обслуживания; равномерное распределение нагрузки между альтернативными путями одинаковой стоимости; аутентификацию маршрутизаторов, гарантирующую защиту от злоумышленников; задание виртуального канала между маршрутизаторами, соединенными не напрямую, а через некоторую транзитную сеть [17 6].

• PHY (PHYsical layer protocol) — протокол физического уровня стандарта FDDI ( см. ранее), который определяет часть физического уровня, не зависящую от среды передачи данных: средства их кодирования и декодирования, схему синхронизации и набор сигналов управления. Он отделяет канальный уровень от подуровня PMD.

• RS232-C — стандарт EIA на интерфейс для соединения двух оконечных цифровых устройств ООД (DTE) и АПД (DCE). Функционально эквивалентен стандартам ITU-T V.24и V.28 . Определяет электрические характеристики сигналов и типы коннекторов (соединительных устройств). Для интерфейса RS232 существуют два типа коннекторов —DB-25 и DB-9 , имеющих 25 и 9 контактов соответственно.

• RS422 — стандарт EIA , рекомендуемый вместо RS232 при длине кабеля более 15 м. Определяет электрические характеристики цифровых цепей со сбалансированным напряжением. Совместим по электрическим параметрам со стандартом ITU-T V.11 . Чаще всего использует коннекторы DB-25.

• RS423 — стандарт EIA , рекомендуемый вместо RS232 при длине кабеля более 15 м. Определяет электрические характеристики цифровых цепей с несбалансированным напряжением. Совместим по электрическим параметрам со стандартом ITU-T V.10 . Предложен одновременно с RS422 , однако используется реже [176].

• SMT (Station ManagemenT) — протокол управления станцией стандарта FDDI ( см. ранее ) , который описывает процессы управления станциями и концентраторами, инициализации и поддержания соединений между узлами, а также алгоритмы обнаружения ошибок и обработки аварийных ситуаций. В соответствии с протоколом SMTадаптеры FDDI автоматически выполняют большинство функций управления.

TDMA (Time Division Multiple Access)

1. Многостанционный доступ с временным распределением каналов – стандарт, получивший наименование ANSI-136 , ранее именовавшийся Digital AMPS (D-AMPS ). Широко используется в странах Южной и Северной Америки, Тихоокеанского региона Азии и в России.

2. Технология, реализованная в современных радиоинтерфейсах стандартов GSM, TDMA и PDC . Выделенные для них диапазоны частот – 800, 1800 и 1900 МГц [567].

• TP-PMD (Twisted Pair Physical Medium Dependent ) — проект стандарта ANSI для реализации FDDI на основе неэкранированной витой пары категории 5 с коннекторами RJ-45 или экранированной витой пары категории IBM Type ½ с коннекторами DB-9. В основу TP-PMD положена спецификация CDDI . Благодаря применению многоуровневой схемы кодирования данных (MLT-3) сохраняются приемлемые уровни электромагнитного излучения при передаче электрических сигналов со скоростью 100 Мбит/с.

• UWC (Universal Wireless Communication Consortium) – Всемирный консорциум беспроводной связи – ведомство, представляющее интересы поставщиков, операторов и абонентов сетей мобильной связи AMPS и TDMA (ANSI—136) [567].

• Z39.50 — общее обозначение группы версий стандартов и соответствующих им протоколов ANSI/NISO (Z39.50-1988, Z39.50-1992 и Z39.50-1995 ), обеспечивающих информационный поиск в вычислительных сетях типа “клиент-сервер“ ( NISO — National Information Standards Organization — Организация по национальным информационным стандартам США ) . Ответственность за развитие и внедрение стандарта несет Агентство поддержки Z39.50 (Maintenance Agency Z39.50 ), которое является лабораторией конгресса США. Стандарт изначально был ориентирован на межсетевой обмен библиографическими данными, однако он поддерживает также работу с другими видами данных, в том числе с полнотекстовыми документами. Последняя версия стандарта (Z39.50—1995) включает процедуры и структуры поиска в базах данных для клиентов, обеспечиваемых сервером. Протокол позволяет организовать связи между соответствующими приложениями информационного поиска, клиентом и сервером (когда они установлены на разных компьютерах), определяет форматы и процедуры, управляющие обменом сообщениями между клиентом и сервером при выполнении поиска в базах данных и идентификации записей, которые отвечают специальным критериям, для получения части или всех идентифицированных записей. Он также позволяет производить сортировку результатов поиска, поддерживает контроль доступа, удаленное обслуживание и средства помощи. Клиент может инициировать запрос в интересах пользователя, однако при этом адресация между клиентом и пользователем не обеспечивается. Активное использование стандарта Z 39.50 в России началось в 2000 г. в связи с созданием в ряде регионов корпоративных библиотечно-информационных систем и их сетей, поддержанных программой российского отделения Института Открытое Общество (Фонд Сороса) “Автоматизация библиотек России”. Сведения о стандарте и протоколе могут быть получены по сети Интернет (адрес:http://lcweb.loc.gov/z3950/agency ) [226].