Проблеми при побудові комп’ютерних мереж Проблеми фізичної передачі даних по лініях зв'язку
Навіть при розгляді найпростішої мережі, що складається лише з двох машин, можна побачити багато проблем, у тому числі проблеми, пов'язані з фізичною передачею сигналів по лініях зв'язку, без рішення якої неможливий будь-який вид зв'язку.
В обчислювальній техніці для подання даних використається двійковий код. Усередині комп'ютера одиницям і нулям даних відповідають дискретні електричні сигнали. Подання даних у вигляді електричних або оптичних сигналів називається кодуванням. Існують різні способи кодування двійкових цифр 1 і 0, наприклад, потенційний спосіб, при якому одиниці відповідає один рівень напруги, а нулю — інший, або імпульсний спосіб, коли для подання цифр використовуються імпульси різної або однієї полярності.
Ці підходи можуть бути використані і для кодування та передачі даних по лініях зв'язку. Однак слід враховувати що зовнішні лінії зв'язку відрізняються по своїх електричних характеристиках від тих, які існують усередині комп'ютера. Головна відмінність полягає в їх набагато більшій довжині, а також у тім, що вони проходять поза екранованим корпусом у просторі, що піддається впливу сильних електромагнітних перешкод. Все це ускладнює передачу інформації у мережах.
В обчислювальних мережах застосовують як потенційне, так і імпульсне кодування дискретних даних, а також специфічний спосіб подання даних, що ніколи не використається всередині комп'ютера, — модуляцію (рис.1.1). При модуляції дискретна інформація представляється синусоїдальним сигналом тієї частоти, що добре передає наявна лінія зв'язку.
Рис.1.1. Приклади подання дискретної інформації
Потенційне або імпульсне кодування застосовується на каналах високої якості, а модуляція на основі синусоїдальних сигналів переважніше в тому випадку, коли канал вносить сильні перекручування в передані сигнали. Звичайно модуляція використовується в глобальних мережах при передачі даних через аналогові телефонні канали зв'язку, які були розроблені для передачі голосу в аналоговій формі й тому погано підходять для безпосередньої передачі імпульсів.
На спосіб передачі сигналів впливає й кількість проводів у лініях зв'язку між комп'ютерами. Для скорочення вартості ліній зв'язку в мережах звичайно прагнуть до скорочення кількості проводів і через це використовують не паралельну передачу всіх біт одного байта або навіть декількох байт, як це робиться усередині комп'ютера, а послідовну, побітну передачу, що вимагає всього однієї пари проводів.
Ще однією проблемою, яку потрібно вирішувати при передачі сигналів, є проблема взаємної синхронізації передавача одного комп'ютера із приймачем іншого. При організації взаємодії модулів усередині комп'ютера ця проблема вирішується дуже просто, тому що в цьому випадку всі модулі синхронізуються від загального тактового генератора. Проблема синхронізації при зв'язку комп'ютерів може вирішуватися різними способами, як за допомогою обміну спеціальними тактовими синхроімпульсами по окремій лінії, так і за допомогою періодичної синхронізації заздалегідь обумовленими кодами або імпульсами характерної форми, що відрізняється від форми імпульсів даних.
Незважаючи на вибір відповідної швидкості обміну даними, ліній зв'язку з певними характеристиками, способу синхронізації приймача й передавача, завжди існує ймовірність перекручування деяких біт переданих даних. Для підвищення надійності передачі даних між комп'ютерами використовуть підрахунок контрольної суми й передачу її по лініях зв'язку після кожного байта або після деякого блоку байтів. Часто до протоколу обміну даними включається як обов'язковий елемент сигнал-квитанція, що підтверджує правильність прийому даних і посилає від одержувача відправникові.
Завдання надійного обміну двійковими сигналами в обчислювальних мережах вирішує певний клас устаткування. У локальних мережах це мережні адаптери, а в глобальних мережах — апаратури передачі даних, до якої відносяться, наприклад, пристрої, що виконують модуляцію й демодуляцію дискретних сигналів, — модеми. Мережні адаптери розраховані, як правило, на роботу з певним передавальним середовищем — коаксіальним кабелем, кручений парою, оптоволокном і т.п. Кожний тип передавального середовища має певні електричні характеристики, що впливають на спосіб використання даного середовища, і визначає швидкість передачі сигналів, спосіб їхнього кодування й деякі інші параметри.