Сети и коммуникации

Литература: Оливеры - Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы.

www.betаlane.ru www.eict.ru

Вычислительная сеть: объединение компьютеров с целью передачи информации.

Тенденции развития этих сетей: объединение локальных сетей в глобальные сети по принципу одной отрасли нескольких отраслей централизованного управления

Сети подразделяются на:

Сети кампуса – объединение нескольких сетей в одну сеть, близко расположенных объектов

Корпоративные сети – сети в масштабах одного предприятия, здания которого расположены далеко друг от друга.

Первая группа:

Одноранговые локальные сети – это сети, в которых одинаковые типы ПК с одинаковой ОС и ной станции к другойоднотипный состав абонентских средств. В этих системах значительно проще выполнять многие распределенные информационные процедуры. Недостаток одноранговых систем – сложность администрирования. Это сети без централизованного управления pare to pare. Функции управления сетью передаются от о Функции администрирования находятся на каждом ПК. Каждая станция может выполнять функции как клиента, так и сервера.

Вторая группа:

Сети с централизованным управлением.

Сервер – выделенная станция, самая мощная. Администрирование осуществляется через сервер. Сервер может выполнять разные функции:

Функции администратора это прокси сервер

Хранение и выдача файлов – файл

Если на сервере выполняется какие то дополнительные функции, то тогда это клиент сервер.

Клиент север делится на 2 группы:

Если действие над файлом выполняется с помощью программ, установленных на сервере, то такая система будет называться с толстым клиентом.

Если все действия над файлом выполняются на станции, - станция с тонким клиентом.

Недостатки сервера: Стоимость, зависимость быстродействия и надежности от работы сервера, меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

3 группа:

Гибридная ЛВС – это сети, в которых часть сети работает по однорнговому принципу, а часть по серверному.

Требования к сети:

1. Выполнять свои функции

2. Высокая производительность – это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими ПК. Время реакции определяется временем между возникновением запроса пользователя и ответом.

Пропускная способость – Объем данных, передаваемых сетью в единицу времени.

Задержка передачи это промежуток времени между поступлением пакета на вход сети и получение его на выходу

Надежность и безопасность включает следующие показатели: готовность, сохранность и защита от искажений, безопсность, отказоустойчивость,

Расширяемость и масштабируемость – чо то там хз, хрен успеешь записать!

Прозрачность – представление сетей не как множество отдельных ПК, связанных между собой кабелем, а как единое ЭВМ, работающее в режиме разделения времени.

Поддержка разных видов трафика. Трафик – синхронизация сообщений.

Трафик характеризуется:

1. Синхронизация между передающей и принимающей станцией, Также может быть асинхронные режим работы.

2. Типы протокола передающих данных с предварительной установкой соединения и без предварительной установкой соединения

Существует 5 классов трафика:

Класс А – синхронный трафик с предварительной установкой соединения, с постоянной скоростью, это голосовой и видео трафики.

Класс Б – синхронный трафик с предварительной установкой соединения и переменной скоростью. Аудио и видео трафик

Класс С – асинхронный трафик с предварительной установкой соединения и переменной скоростью. Примером могут быть сети с коммутацией пакетов.

Класс Д - асинхронный трафик без предварительного установления соединения и с переменной скоростью. Примером является сеть Эзернет.

Класс Х – тип трафика определяется пользователем.

Управляемость сетей подразумевает централизованное управление, централизованный контроль состояния сети,централизованного анализа работы сети.

Совместимость – это способность сети включать в себя разнообразные аппаратные средства, ПО, в сети могут существовать несколько операционных систем. Каналы передачи данных – включают в себя: 1. Витая пара - 7 витков на дюйм – разъем RJ45 2. Коаксиал – разъем BMC 3. Оптический кабель. Характеристики линии связи, амплетудно-частотная характеристика (АЧХ), полоса пропускания, затухание, помехоустойчивость, перекрёстные наводки на ближнем конце линии, пропускная способность, достоверность При передаче импульсов по линии связи они искажаются. Линии связи представляют собой распределённую нагрузку по всей длине. Внешние помехи создаются – работающим двигателем, атмосферными явлениями, электронными устройствами. Степень искажения сигналов по линии связи оценивается амплитудно-частотной характеристикой, полосой пропускания и затухания. Урок 2

Нагрузка – сочетание сопротивлений. RLC Амплитудно-частотная характеристика показывает как затухает ампилитуда сигнала на выходе линии связи, по сравнению с амплитудой на её входе на всех возможных частотах передаваемого сигнала. РИСУНОК!!! Полоса пропускания- это диапазон частот в котором отношении А вых\А вх больше 0.5. рис 2 Сигнал чёткий если гармоники входят в амплитуду и наоборот. рис 3

Полосы затухания – определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передачи его по линии связи на определённой частоте. Затухание определяется А=10 lg (Рвых)\(Рвх) Пропускная способность линии- пропускная способность измеряется в бит\сек Бит\сек часто путают с числом бод, это не так -всё зависит от способа кодирования . Пропускная способность линии связана с полосой пропускания Формула Клода Шенона – С=Flog₂ (1+(Рс)/(Рш)) C- пропускная способность передачи F- ширина полосы пропускания в Гц Pc - мощность сигнала Рш - мощность шумового сигнала Формула Найквиста – С=2F log₂M M- количество перехода из единицы в 0 и 0 в единицу. Помехоустойчивость и достоверность. Помехоустойчивость линии определяет её способность уменьшить уровень помех. Зависит от физической среды, о наличии экранов на кабеле. Для уменьшения помех из-за внешних воздействий проводники экранируют или свивают. Перекрёстные наводки на ближнем конце называется “Next” это вид помехи который возникает на ближнем а “bext” на дальнем конце линии из-за того что поблизости работает другая линия связи.

Next = 10 log (Р вых\Р на вх) чем меньше значение некст тем лучше кабель, так для витой пары категории 5 некст будет составлять -27 Дцб на частоте 100 МГц.

Кабель- это сложное изделие состоящее из проводников, слоёв экрана и изоляции. Кабели подключаются с помощью разъемов. Поскольку коммутация кабелей очень сложная, используются кроссовые секции, кроссовые коробки. В компьютерных сетях применяются кабели выполненные по стандартам: 1. американский стандарт

3. Международный стандарт IESO 11801

4. Европейский стандарт 50173

Витая пара может быть экранированная STP tape 1 и не экранированная UTP cat 5e.

UTP cat 5e- диапазон 100 МГц, скорость 100 Мбит\сек. Полное волновое сопротивление 100 Ом. Коаксиальный кабель( больше 1 см диаметр – толстый коаксиал, меньше – тонкий коаксиал)

Одномодовый оптоволоконный кабель называется SMF (диаметр кабеля от 5 до 15 микрон)

Многомодовый оптоволоконный кабель называется MMF( диаметр от 40 до 100 микрон)

Десятки гигабит в сек

Методы передачи дискретных данных

Существует 2 метода передачи дискретных данных:

1. Аналоговая модуляция – используются модемы:

Амплитудная модуляция

Частотная модуляция

Фазовая модуляция

2. Метод цифрового кодирования

Достоинства Биполярного кода – хорошее самосинхронизирующее св-во.

Недостаток – слишком широкий спектр сигнала.

Манчестерский код – кодирование идет фронтами. Достоинства – самосинхронизация, узкая полоса пропускания.

Потенциальный код 2B1Q – высокая скорость передачи данных( в 2 раза выше, чем NRZI). Недостаток – требуется высокая мощность передатчика.

Кроме передачи с помощью импульсов, широко используется логическое кодирование, которое бывает 2-х типов:

1. Логическое кодирование.

2. Скрэмблирование.

Один из видов логического кодирования 4б/5б, т.е. на каждые 4 бита добавляется еще 1 бит, в который записывается контрольный бит информации, т.е. при 4 битах может быть 16 комбинаций, а при 5 битах – 32 комбинации.

Аналоговый сигнал передается по телефонному кабелю в виде синусойды

Урок 3.

Модель взаимодействия открытых систем.

При передаче любого файла выполняется многоуровневые действия (тел. звонки, пересылая файлы) Формируется поле данных на третьем уровне, к нему присоединяются заголовок третьего и концевик третьего, и это будет сообщение для второго уровня (Асинхронная передача). В 80ые годы была разработана базовая модель этих 7 уровневой модель ОCI. OCI определяет уровни моделей систем и присваивает им стандартные имена и указывает какие действя должен выполнять каждый уровень.

1 ур. - Физический уровень передаёт биты информации по физическим каналам. Определяются характеристики физических сигналов. К этому уровню относиться действия адаптера сетевой карты. 2 ур. - Канальный уровень. Задачи: проверка доступности среды передачи, обнаружение и коррекция ошибок, присоединение старт-стоповых сигналов, присоединение контрольной суммы, сравнение контрольных сумм после приема кадра, исправление ошибок при повторной передаче. Протоколы - Ethernet, Talkenring и т.д. 3 ур. - Сетевой уровень. работает с сетями, с определением направления передачи. Сети объединенные коммутаторами и маршрутизаторами. Определяют маршрут. Однако этот уровень не отвечает за надежность передачи. Направление выбирается по времени передачи, по загруженности маршрута, по расстоянию. 4 ур. - Транспортный уровень. Обеспечивает надежность передачи, возможность восстановления прерванной связи. Имеется способность к обнаружению и исправлению ошибок. Коммутация пакетов (сообщений). 5 ур. - Сеансовый уровень. Обеспечивает диалог, предоставляет средства синхронизации, вставляет контрольные точки в длинные передачи. 6 ур. - Представительный уровень. Представление символов в виде кодов. ASCII код. Шифрование и дешифрование происходит на этом уровне. 7 ур. - Прикладной уровень. Создание файлов.

Набор протоколов достаточный для организации взаимодействия в сети называется стеком коммуникационных протоколов.

Перечисленные уровни можно объединить в группы. Уровни 1 и 2, и частично 3 реализуются аппаратными средствами. Уровни 4-7 и частично 3 - программными средствами. Уровни 1 и 2 - ответственные за физическое соединение. Уровни 3-6 - занятые организацией передачи и преобразованием информации из понятно пользователю формы в сигналы и на распаковывание. Уровень 7 обеспечивает связь пользователя с аппаратурой.

Стандартные стеки коммуникационных протоколов.

В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов.

Стек OSI - Набор конкретных протоколов.

Модель OSI - это схема взаимодействия.

Для этого стека наиболее популярными протоколами являются FTAM, X500(справочная служба), X400( эл. почта), FTP (протокол связи).

Представительный, сеансовый, транспортный уровни реализуются протоколами OSI.

Стек TCP/IP - был разработан министерством обороны США и реализованный в версиях реализованной ОС Unix. Популярность этого стека основывается на двух протоколах TCP и IP.

В настоящее время этот стек используется в глобальной интернет сети.

Процесс становления стека TCP/IP является ведущим стеком в любой системе и любая ОС включает программу реализации этого стека в любой сети.

Особенность стека TCP/IP:

1. Во многих системах установлена длинна кадра, если пакет превышает установленную длину, то этот стек может фрагментировать пакет.

2. В этом стеке имеется гибкая система адресации.

3. Применяется для построения больших интернет сетей.

4. В этом стеке очень экономично используется возможность широковещательных рассылок.

Недостатки TCP/IP:

1. Стек требует больших вычислительных ресурсов.

2. Сложные требования к администрированию.

3. Использование служб DHSP, DNS и т.д. направлены на упрощение работы администратора, но она требуют внимания со стороны админа.

Независимо от этих недостатков этот протокол наиболее популярен.