Сетевые технологии, каналы связи и их основные характеристики
Сетевая технология — это согласованный набор стандартных протоколов и программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети.
Сегодня Интернет – это объединение большого количества сетей. Каждая сеть состоит из десятков и сотен серверов. Серверы соединены между собой напрямую различными линиями связи: кабельными, наземной радиосвязью, спутниковой радиосвязью. К каждому серверу подключается большое количество компьютеров и локальных компьютерных сетей, которые являются клиентами сети. Клиенты могут соединяться с сервером не только по прямым линиям, но и по обычным телефонным каналам.
Каналами связи называют технические средства, позволяющие осуществлять передачу данных на расстоянии. В рассматриваемом нами контексте каналами связи будем называть средства установления связи для передачи информации между удаленными компьютерами. В качестве технических средств передачи информации могут использоваться обычные каналы связи (телефонные, телеграфные, спутниковые и т. д.). Сейчас более прогрессивными средствами считаются каналы связи, построенные специально для передачи цифровой информации. К таковым относятся, например, оптоволоконные сети.
Основными характеристиками каналов связи являются пропускная способность и помехоустойчивость. Пропускная способность отражает способность канала передавать заданное количество сообщений за единицу времени. Данный параметр зависит от физических свойств канала связи. Другими словами, пропускная способность — это объем данных, передаваемых модемом в единицу времени, без учета дополнительной служебной информации, например стартового и стопового битов, начальных конечных записей Стоков и т. д.
Помехоустойчивость задает параметр уровня искажения передаваемой информации. Для того чтобы избежать изменения или потери информации при ее передаче, используют специальные методы, позволяющие сократить влияние шумов.
Классификация компьютерных каналов связи:
- по способу кодирования: цифровые и аналоговые;
- по способу коммуникации: выделенные (постоянное соединение) и коммутируемые (временное соединение);
- по способу передачи сигнала: кабельные (витая пара, коаксиальный кабель, оптико-волоконные, оптические (световоды), радиорелейные, беспроводные, спутниковые; телефонные, радио (радиорелейные, спутниковые).
Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы.
Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищённостью.
Оптоволоконный кабель — идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения.
Линии связи:
Радиорелейные линии связи (РРЛ) предназначены для передачи сигналов в диапазонах дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн. Передача ведется через систему ретрансляторов, расположенных на расстоянии прямой видимости.
Беспроводное сетевое оборудование предназначено для передачи по радиоканалам информации между компьютерами, сетевыми и другими специализированными устройствами.
Спутниковые линии связи работают в 9 — 11 диапазонах частот и, в перспективе, в оптических диапазонах. В этих системах сигнал с земной станции посылается на спутник, содержащий приемопередающую аппаратуру, там усиливается, обрабатывается и посылается обратно на Землю, обеспечивая связь на большие расстояния и перекрывая большие площади.
Каналы связи делятся на симплексные и дуплексные. В одном случае информация передается только в одном направлении, что является менее эффективным средством. В другом случае информация передается в двух направлениях, причем одновременно могут передаваться несколько сообщений.
В качестве физического процесса, осуществляющего передачу данных на расстоянии, используют сигналы. На этот процесс могут влиять различные явления, создающие помехи (например, это может быть напряжение постороннего происхождения, появляющееся в каналах связи и ограничивающее дальность передачи полезных сигналов).
В зависимости от источника возникновения и от характера их воздействия помехи делятся на:
- собственные помехи канала связи;
- взаимные , создаваемые влиянием каналов друг на друга;
- внешние — от посторонних электромагнитных полей.
Практика показала, что избавление от шумов (помех) невозможно из-за естественных (неустранимых) причин их возникновения. Тогда была предложена идея поиска возможности защиты в самом передаваемом тексте (К.Э. Шеннон). Наилучшим способом стало использование избыточного кода. Функция защиты информации при передаче по каналам связи включает три компонента: подтверждение, обнаружение ошибок и уведомление о них, возврат в исходное состояние. Информация кодируется соответствующим образом, вместе с основным содержанием передается информация о размере передаваемой информации. При получении информации сверяется информация о длине сообщения с исходным состоянием, при несовпадении значений в пункт передачи информации передается сигнал о необходимости повторной пересылки.
Прокси-сервер — промежуточный, транзитный веб-сервер, используемый как посредник между браузером и конечным веб-сервером. Основная причина использования прокси-сервера — экономия объема передачи информации и увеличение скорости доступа за счет кэширования. Например, если большинство сотрудников компании часто пользуются одним и тем же веб-сервером, содержащим актуальный курс валют, то эта информация сохранится в прокси, и, таким образом, страницы будут запрошены с оригинального сервера всего 1 раз. При использовании прокси компании нужен всего один публичный IP-адрес.
Протокол (protocol) — совокупность правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией между двумя независимыми процессами или устройствами.
Протокол сетевой (network protocol) — совокупность правил и соглашений, использующихся при передаче данных.
Различают три основных типа протоколов, работающих в разных сетях и с разными операционными системами: Novell IPX (Inter Packet Exchange), TCP/IP, NetBEUI (Network BIOS User Interface).
Протокол управления передачей/межсетевой протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) — набор протоколов, разработанный для Интернета и ставший его основой. TCP гарантирует, что каждый посланный байт дойдет до получателя без потерь. IP присваивает локальные IP-адреса физическим сетевым адресам, обеспечивая тем самым адресное пространство с которым работают маршрутизаторы.
- протокол Telnet, который позволяет удаленным терминалам подключаться к удаленным узлам (компьютерам);
- система доменной адресации DNS, дающая возможность пользователям адресоваться к узлам сети по символьному доменному имени вместо цифрового IP-адреса;
- протокол передачи файлов FTP, который определяет механизм хранения и передачи файлов;
- протокол передачи гипертекста HTTP.
- Что называется сетевыми технологиями?
- Что такое каналы связи?
- Назовите основные характеристики каналов связи.
- Приведите классификацию каналов связи.
- Что такое прокси-сервер?
- Что такое протоколы?
- Какую функцию выполняет протокол TCP/IP?
Домашнее задание: конспект.
Виды каналов передачи данных
Если между двумя абонентами установлена постоянная связь, то канал называют выделенным, или постоянным. Такой канал может быть собственным или абонируемым.
Если соединение между абонентами устанавливают каждый раз при передаче данных, то такой канал называют коммутируемым. Для таких каналов существуют три этапа передачи данных:
- Установка соединения;
- Собственно передачи данных;
- Разрыв соединения после окончания передачи данных.
Модель взаимодействия открытых систем
В рамках международной организации по синхронизации была разработана модель взаимодействия открытых систем – OpenSystemofInterconnection(OSI). Эта модель представляет собой рекомендации по структурной организации сетевых подсистем. Эти рекомендации обеспечивают взаимодействие систем с разной архитектурой и разным программным сопровождением. Эту модель часто называют семиуровневой моделью, так как она обеспечивает 7 основных уровней взаимодействия. Самый нижний уровень взаимодействия – физический. Он определяет взаимодействие с физической средой, задает механические, электрические и функциональные стандарты взаимодействия. На физическом уровне осуществляется установление соединения между абонентами, его поддержание и разрыв. Второй уровень – канальный. Этот уровень, непосредственно взаимодействующий с физическим, отвечает за передачу отдельных кадров или фреймов в рамках одного звена данных. Канальный уровень добавляет к пакету, пришедшему от сетевого уровня преамбулу, а именно физические адреса источника и приемника информации. На этом уровне осуществляется проверка контрольного кода. Канальный уровень также отвечает за разделение среды передачи данных, то есть он определяет дисциплину захвата физического канала. Третий уровень – сетевой. Он отвечает за пересылку пакетов информации между сетями. Сетевой уровень организуется путем создания логического канала для передачи пакетов от сети-источника в сеть-приемник. Основная функция этого уровня – маршрутизация пакетов, то есть выбор оптимального маршрута передачи информации. Существуют разные алгоритмы маршрутизации, которые учитывают загруженность каналов, их пропускную способность и другие факторы. Четвертый уровень – транспортный. Он организует доставку сообщения от источника к приемнику. В сетях с пакетной коммутацией на этом уровне обеспечивается разбиение сообщения на пакеты и сборка пакетов в узле-приемнике. Пятый уровень – сеансовый. Он управляет сеансом связи: обеспечивает установление, поддержание и разрыв при завершении связи. Сеанс может быть односторонним (симплексным), полудуплексным и дуплексным в соответствии с тем какой тип каналов используется для связи. В ходе сеанса связи фиксируются контрольные точки. При аварийном разрыве связи именно этот уровень обеспечивает ее восстановление и продолжение от ближайшей контрольной точки. На этом уровне также решаются вопросы контроля доступа, оплаты ресурсов за сервер и другие. Шестой уровень – представительный. Он отвечает за форму представления данных, например, за перекодировку данных из одной систему в другую. Часто встречающийся на практике пример необходимости такой перекодировки – это обмен информацией между крупными ЭВМ и ПК. На этих двух типах вычислительных машин одни и те же символы представлены разными кодами, именно поэтому при обмене данными их приходится перекодировать. Седьмой (высший) уровень – прикладной. Это уровень прикладных подсистем компьютерной сети. Под прикладными сетевыми подсистемами понимают группу подсистем, которая упрощает доступ к ресурсам и взаимодействие в сети.