Теоретичне заняття №1

План

  1. Проблеми обміну інформацією
  2. Передача інформації на відстань і безпека каналів зв’язку
  3. Принципи і методи обміну інформацією між різними відомствами

Контрольні запитання


  1. Проблеми обміну інформацією

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв’язок) – фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв’язку каналом зв’язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки. Прикладами подібних каналів можуть бути мідні проводи, оптичне волокно, бездротові канали зв’язку або запам’ятовуючі пристрої.

Навіть при розгляді найпростішої мережі, що складається всього з двох ПК, можна побачити багато проблем, притаманні будь-якій обчислювальній мережі, в тому числі проблеми, пов’язані з фізичною передачею сигналів по лініях зв’язку, без вирішення якої неможливий будь-який вид зв’язку.

В обчислювальній техніці для представлення даних використовується двійковий код. Усередині комп’ютера одиницям і нулях 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 представлення цифр використовуються імпульси різної або однієї полярності.

Аналогічні підходи можуть бути використані для кодування даних і при передачі їх між двома комп’ютерами по лініях зв’язку. Однак ці лінії зв’язку відрізняються за своїми електричними характеристиками від тих, які існують всередині комп’ютера. Головна відмінність зовнішніх ліній зв’язку від внутрішніх полягає в їх набагато більшій протяжності, а також в тому, що вони проходять поза екранованим корпусом по просторах, часто схильних до впливу сильних електромагнітних завад. Все це призводить до значно більших спотворень прямокутних імпульсів (наприклад, «завалювання» фронтів), чим всередині комп’ютера. Тому для надійного розпізнавання імпульсів на приймальному кінці лінії зв’язку при передачі даних всередині і поза комп’ютером не завжди можна використовувати одні і ті ж швидкості і способи кодування.

В обчислювальних мережах застосовують як потенційне, так і імпульсне кодування дискретних даних, а також специфічний спосіб представлення даних, який ніколи не використовується всередині комп’ютера, – модуляцію (рис. 1.1). При модуляції дискретна інформація може надаватися синусоїдальним сигналом тієї частоти, яку добре передає лінія зв’язку.

Рисунок 1.1 Приклади представлення дискретної інформації

Рисунок 1.1 Приклади представлення дискретної інформації

Потенційне або імпульсне кодування застосовується на каналах високої якості, а модуляція на основі синусоїдальних сигналів переважно в тому випадку, коли канал вносить сильно спотворені сигнали. Зазвичай модуляція використовується в глобальних мережах при передачі даних через аналогові телефонні канали зв’язку, які були розроблені для передачі голосу в аналоговій формі і тому погано підходять для безпосередньої передачі імпульсів.

На спосіб передачі сигналів впливає і кількість проводів в лініях зв’язку між комп’ютерами. Для скорочення вартості ліній зв’язку в мережах зазвичай прагнуть до скорочення кількості проводів і через це використовують не паралельну передачу всіх біт одного байта або навіть декількох байт, як це робиться всередині комп’ютера, а послідовну, побітову передачу, що вимагає всього однієї пари проводів.

Ще однією проблемою, яку потрібно вирішувати при передачі сигналів, є проблема взаємної синхронізації передавача одного комп’ютера з приймачем іншого. При організації взаємодії модулів всередині комп’ютера ця проблема вирішується дуже просто, так як 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 зумовленими кодами або імпульсами характерної форми, відмінної від форми імпульсів даних.

Незважаючи на заходи, що вживаються – вибір відповідної швидкості обміну даними, ліній зв’язку з певними характеристиками, способу синхронізації приймача і передавача, – існує ймовірність спотворення деяких біт даних для передачі. Для підвищення надійності передачі даних між комп’ютерами часто використовується стандартний прийом – підрахунок контрольної суми і передача її по лініях зв’язку після кожного байта або після деякого блоку байтів. Часто в протокол обміну даними включається як обов’язковий елемент сигнал-квитанція, який підтверджує правильність прийому даних і посилається від одержувача відправнику.

Завдання надійного обміну двійковими сигналами, представленими відповідними електромагнітними сигналами, в обчислювальних мережах вирішує певний клас обладнання. У локальних мережах це мережеві адаптери, а в глобальних мережах – апаратура передачі даних, до якої відносяться, наприклад, пристрої, що виконують модуляцію і демодуляцію дискретних сигналів, – модеми. Це обладнання кодує і декодує кожен інформаційний біт, синхронізує передачу електромагнітних сигналів по лініях зв’язку, перевіряє правильність передачі по контрольній сумі і може виконувати деякі інші операції. Мережеві адаптери розраховані, як правило, на роботу з певної передавальної середовищем – коаксіальним кабелем, кручений парою, оптоволокном і т.п. Кожен тип передавальної середовища має певні електричними характеристиками, що впливають на спосіб використання даного середовища, і визначає швидкість передачі сигналів, спосіб їх кодування і деякі інші параметри.

До сих пір ми розглядали вироджену мережу, що складається всього з двох машин. При об’єднанні в мережу більшого числа комп’ютерів виникає цілий комплекс нових проблем.

В першу чергу необхідно вибрати спосіб організації фізичних зв’язків, тобто топологію. Під топологією обчислювальної мережі розуміється конфігурація графа, вершинам якого відповідають комп’ютери мережі (іноді й інше устаткування, наприклад концентратори), а ребрам – зв’язки між ними. Комп’ютери, підключені до мережі, часто називають станціями або вузлами мережі.

Ще однією новою проблемою, яку потрібно враховувати при об’єднанні трьох і більше комп’ютерів, є проблема їх адресації. До адреси вузла мережі і схеми його призначення можна пред’явити кілька вимог:

  • адреса повинна унікально ідентифікувати комп’ютер в мережі будь-якого масштабу
  • схема призначення адрес повинна зводити до мінімуму ручну працю адміністратора і ймовірність дублювання адрес
  • адреса повинен мати ієрархічну структуру, зручну для побудови великих мереж. Цю проблему добре ілюструють міжнародні поштові адреси, які дозволяють поштовій службі, яка організує доставку листів між країнами, користуватися тільки назвою країни адресата і не враховувати назву його міста, а тим більше вулиці. У великих мережах, що складаються з багатьох тисяч вузлів, відсутність ієрархії адреси може призвести до великих витрат – кінцевим вузлам і комунікаційному обладнанню доведеться оперувати з таблицями адрес, що складаються з тисяч записів
  • адреса повинна бути зручна для користувачів мережі, а це значить, що вона повинна мати символьне уявлення наприклад, Servers або www.cisco.com.
  • адреса повинен мати по можливості компактне представлення, щоб не перевантажувати пам’ять комунікаційної апаратури ˜˜– мережних адаптерів, маршрутизаторів і т. п.

Неважко помітити, що ці вимоги суперечливі – наприклад, адреса, що має ієрархічну структуру, швидше за все буде менш компактна, ніж неієрархічна (таку адресу часто називають “плоскою”, тобто не мають структури). Символьна ж адреса швидше за все зажадає більше пам’яті, ніж адреса-число.

Так як всі перераховані вимоги важко поєднати в рамках якої-небудь однієї схеми адресації, то на практиці зазвичай використовується відразу кілька схем, так що комп’ютер одночасно має декілька адрес-імен. Кожна адреса використовується в тій ситуації, коли відповідний вид адресації найбільш зручний. А щоб не виникало плутанини і комп’ютер завжди однозначно визначався своєю адресою, використовуються спеціальні допоміжні протоколи, які за адресою одного типу можуть визначити адреси інших типів.

Страницы: 1 2 3 4