4.Взаимодействие двух компьютеров: задача физической передачи данных по линиям связи.

Взаимодействие двух компьютеров

Рассмотрим случай построения простейшей сети из двух компьютеров. В данном случае задача подобна соединению компьютера и периферийного устройства. Такое соединение чаще всего представляет собой связь «точка-точка».

Для обмена данными между компьютером и периферийным устройством (ПУ) в компьютере предусмотрен внешний интерфейс, или порт (рис. 2.1), то есть на­бор проводов, соединяющих компьютер и периферийное устройство, а также на­бор правил обмена информацией по этим проводам. Существуют как весьма специализированные интерфейсы, так и интерфейсы общего назначения, например, последовательный интерфейс RS-232C, интерфейс USB.

Интерфейс реализуется со стороны компьютера: контроллером ПУ и специальной программой, управляю­щей этим контроллером (драйвер). Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управления ПУ, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства. Обмен данными через интерфейс чаще всего является двунаправленным.

В самом простом случае связь компьютеров может быть реализована с помощью тех же средств, которые используются для связи компьютера с перифери­ей, например, через последовательный интерфейс RS-232C. В отличие от связи с периферийным устройством, здесь происходит взаимодействие двух программ, на каж­дом из компьютеров. Программа, работающая на одном компьютере, может получить непосредст­венный доступ к ресурсам другого компьютера только через другую программу на этом компьютере. Эти «просьбы» выражаются в виде сообщений. Сообщения могут содержать не только команды, но и соб­ственно информационные данные.

Задача физической передачи данных по линиям связи

Кодирование

В электрических цепях компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или опти­ческих сигналов называется кодированием. Существуют различные способы ко­дирования двоичных цифр 1 и 0, например потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю – другой, или импульс­ный способ, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности.

Использование этих же методов в чистом виде линиях связи компьютерных сетей невозможно из-за их отличий от внут­ренних: гораздо большая протяженность, сильные электромагнитные помехи вне экранированного корпуса. Это приводит к существен­ным искажениям прямоугольных импульсов (например, «заваливанию» фронтов).

В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное ко­дирование дискретных данных, а также специфический способ представления данных, который никогда не используется внутри компьютера, — модуляцию (рис. 2.4). При модуляции дискретная информация представляется синусои­дальным сигналом той частоты, которую хорошо передает имеющаяся линия связи.

Синхронизация

При организации взаимодействия модулей внутри все модули синхрони­зируются от общего тактового генератора. При связи компьютеров эта задачи решается, как путем обмена специаль­ными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии, так и путем периоди­ческой синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами харак­терной формы, отличающейся от формы импульсов данных.

Обеспечение надежности передачи

Несмотря на все принимаемые меры, существует вероятность искажения передаваемой информации. Все сетевое оборудование обеспечивает на физическом уровне надежность передачи данных. Например, путем подсчета контрольной суммы и передачи ее после каждого байта или блока байтов. Часто протоколы обмена включают в себя сигнал-квитанцию, который посылается получателем отправителю.

Оборудование физического уровня

На проблемах физической передачи данных специализируются такие устройства как модемы (в глобальных сетях) и сетевые адаптеры (в локальных сетях)