Телекоммуникационные периферийные устройства Кафедра Информационных Технологий и управляющих

Телекоммуникационные периферийные устройства Кафедра Информационных Технологий и управляющих систем Предмет «Информационноое обеспечение, базы данных и сети ЭВМ» Лекция Доцент Стрельцова Г. А.

Введение • Протокол (protocol)- совокупность правил, определяющих работу устройств ЭВМ в процессе обмена информацией. • Пакет (packet)- последовательность информационных сигналов, рассматриваемая как целое в соответствии с некоторым определенным критерием. • Сообщение (message)– упорядоченная последовательность сигналов, предназначенная для передачи информации. • Необходимые знания: понимание физических процессов, происходящих при вводе, хранении и выводе информации современными средствами вычислительной техники.

Повестка дня • • Список изучаемых разделов: Проблемы объединения нескольких компьютеров. • Технология совместного использования физических линий связи. • Модель OSI и ее уровни. • Управление взаимодействием прикладных процессов. • Протоколы передачи данных нижнего уровня. • Управление доступом к передающей среде. Время, отводимое на каждый раздел: 510 минут.

Разделы лекции Обзор Проблемы объединения ЭВМ Технология физической линии связи Модель OSI Управление прикладными процессами ППД Управление доступом к передающей среде.

Словарь терминов • Модель OSI (Open System Interconnection) - Соединение открытых систем. • ISO (International Organization for Standardization) - Международная организация по стандартизации. • Метод доступа к передающей среде (access) – способ захвата передающей среды рабочей станцией сети. • Кадр (frame) - массив информации, передаваемый по информационному каналу в сети.

1. Проблемы объединения нескольких компьютеров Преимущества: 1. Использование общих устройств (например, высококачественного принтера). 2. Обработка информации на мощных сетевых компьютерах. 3. Удаленный доступ к данным. 4. Оперативный обмен. 5. Повышение эффективности при коллективной работе над проектом. Проблемы: • • дополнительные специальные устройства (сетевые платы и модемы), линии связи (специальные кабели), соответствующее программное обеспечение. Проектирование сетей является сложной технической задачей.

2. Технология совместного использования физических линий связи. Типы физических сетей: телефонные, телеграфные, телевизионные, спутниковые.

2. Технология совместного использования физических линий связи. Виды физических линий связи: 1. Кабельные (обычные телефонные, витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптические линии связи или световоды) 2. Радиорелейные 3. Радиолинии

2. Технология совместного использования физических линий связи. Физическая передающая среда представлена в сетях тремя типами кабелей: • витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой; скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы; самый дешёвый тип кабеля, скорость передачи информации 0, 25– 1 Мбит/сек;

2. Технология совместного использования физических линий связи. • коаксиальный кабель отличается более высокой механической прочностью, помехозащищённостью и обеспечивает скорость передачи информации 10– 50 Мбит/сек; Внешний проводник Внутренний проводник Изоляция Защитное покрытие

2. Технология совместного использования физических линий связи. • оптоволоконный кабель - идеальная передающая среда, он не подвержен действию электромагнитных полей, скорость передачи информации более 50 Мбит/сек. Стеклянное покрытие Защитное покрытие Оптическое волокно

3. Модель OSI и ее уровни. Соединение открытых систем OSI – предложенный Международной организацией ISO проект сетевого и межсетевого взаимодействия, определяющий семь уровней взаимодействия компонентов сети. Для каждого уровня разработан один или несколько протоколов, которые обеспечивают сетевое взаимодействия широкого класса устройств. Взаимодействующие процессы в сетях соединяются с помощью функциональной среды, обеспечивающей выполнение протоколов связи данных процессов. Смысл протоколов OSI – протокол более высокого уровня реализуется и описывается на базе протокола, меньшего на единицу.

3. Модель OSI и ее уровни. Абонентская система АС -1 Прикладные процессы Уровни процессов взаимодействий 7. Прикладной Абонентская система АС 1 Уровневые протоколы Управление прикладными процессами Прикладные процессы 7. Прикладной Информационная единица: сообщение. Устройство: шлюз. Особенность: семантика. 6. Представи -тельский Управление представлением данных Информационная единица: сообщение. Особенность: синтаксис. 6. Представи -тельский Уровни процессов взаимодействий

3. Модель OSI и ее уровни. Абонентская система АС -1 Прикладные процессы Уровни процессов взаимодействий 5. Сеансовый 4. Транспорт -ный Абонентская система АС 1 Уровневые протоколы Управление сеансами Информационная единица: сообщение. Особенность: взаимодействие между программами. Управление трафиком Информационная единица: пакет. Особенность: доставка пакетов между различными адресами. Прикладные процессы 5. Сеансовый 4. Транспорт -ный Уровни процессов взаимодействий

3. Модель OSI и ее уровни. Абонентская система АС-1 Прикладные процессы Уровни процессов взаимодействий 3. Сетевой 2. Канальный Абонентская система АС-1 Уровневые протоколы Управление сетью Информационная единица: пакет. Устройство: маршрутизатор. Особенность: создание логических каналов. Управление информационным каналом Информационная единица: пакет. Устройство: мосткоммутатор, сетевой адаптер. Особенность: подуровни, управление логическим каналом и доступом к среде. Прикладные процессы 3. Сетевой 2. Канальный Уровни процессов взаимодействий

3. Модель OSI и ее уровни. Абонентская система АС-1 Прикладные процессы Уровни процессов взаимодействий 1. Физический Абонентская система АС-1 Уровневые протоколы Прикладные процессы Управление физическим каналом 1. Уровни Физический процессов взаимодействий Информационная единица: пакет. Устройство: повторитель. Особенность: : подуровни передачи физических сигналов, подключение, интерфейс доступа к среде. Передающая среда (коммуникационная подсеть)

3. Модель OSI и ее уровни. • Физический уровень канала имеет функции: 1. Передача физических сигналов. 2. Интерфейс устройства доступа. 3. Подключение к физической среде. • Канальный уровень имеет функции: 1. Управление логическим каналом (передача кадров, исправление ошибок, диагностика). 2. Управление доступом к среде (алгоритм доступа, адресация станций сети). • Сетевой уровень имеет функции: буферизация и маршрутизация каналов, т. е. создание в физическом канале совокупности логических каналов. • Транспортный уровень имеет функции: управление передачи данных (трафиком) в сети. Он делит данные сообщения верхних уровней на пакеты данных при передаче данных, формирует первоначальные сообщения из набора пакетов нижних уровней, исключая их потери и смещения приеме информации. Обеспечивает сквозную отчетность в сети и является границей между пакетной передачей и сообщениями.

3. Модель OSI и ее уровни. • Сеансовый уровень имеет функции: организация и управление сеансами взаимодействия прикладных процессов пользователями через высшие уровни. Управляет очередностью передачи, приоритетами, синхронизацией отдельных сообщений, выбором режима передачи. • Представительский уровень имеет функции: синтаксис данных – преобразование информации к виду, удобному к восприятию пользователями. • Прикладной уровень имеет функции: семантика данных, т. е. поддержка прикладного процесса пользователя. Является границей между процессами в сети и пользовательскими (прикладными) процессами.

3. Модель OSI и ее уровни. Основные устройства сетевого оборудования 1. Трансивер (transceiver) – приемо-передатчик. В локальной сети Ethernet определяют коллизии и обеспечивают электрическую изоляцию между станциями. 2. Повторитель (repeater) - соединитель двух сетевых сегментов, который усиливает, формирует или повторяет форму аналогового сигнала. 3. Коммутатор (switch) - программируемый переключатель портов. 4. Маршрутизатор (router) – устройство для объединения нескольких локальных сетей в единую сеть, обеспечивающее передачу данных, фильтрацию пакетов и серверные функции. 5. Шлюз (gateway) – сетевое устройство, транслирующее протоколы одного типа физической среды в протоколы физической среды другого типа (например, сеть и пользователь). 6. Хаб (hab) – место соединения портов в топологии «звезда» или концентратор, который имеет порты для трансляции пакетов.

4. Управление взаимодействием прикладных процессов. Две концепции реализации взаимодействия процессов в сетях. 1. Установление связи между процессами без функциональной связи между ними, 2. Определение связи на основе функциональной среды. В первом случае используются средства теледоступа в составе сетевых операционных систем СОС. Во втором случае используются протоколы связи на базе пакетной коммутации сообщений. В ЛВС процедуры управления на нижних трех уровнях не отличаются сложностью, поэтому реализуются станциями локальной сети и адаптерами.

5. Протоколы передачи данных нижнего уровня. Протоколы передачи данных ППД управляют потоками трафика между станциями на одном физическом канале связи. Реализация ППД осуществляется на нижних уровнях эталонной модели OSI. Классификация ППД Первичныйвторичный С опросом Опрос с остановкой и ожиданием без опроса Одноранговые без приоритета с приоритетами множественный доступ с передача и ее разрешение временным маркера разделением автоматический запрос передачи непрерывный запрос на повторение запрос разрешить и запретить передачу Приоритеты и временное квантование контроль мультиплексная несущей (без передача с коллизий) контроль временным несущей (с разделением коллизиями) передача маркера с приоритетами

6. Управление доступом к передающей среде. Классификация методов доступа • 1. Селективные - передача осуществляется только после получения разрешения. Разрешение направляется либо каждой рабочей станции по очереди центральным управляющим органом – циклический опрос; либо передается от станции к станции – передача маркера. • 2. Методы, основанные на соперничестве – методы случайного доступа, методы состязания абонентов. Каждая рабочая станция пытается захватить передающую среду, при этом используется несколько способов передачи – базовый асинхронный, синхронизация с тактированием моментов передачи кадров, прослушивание канала передачей по правилу «слушай, прежде чем говорить» или «слушай, пока говоришь» . Данные способы используются вместе или раздельно, обеспечивая различные варианты загруженности канала и стоимости сети. • 3. Резервирование времени - передача осуществляется в течение определенных временных интервалов - слотов. Все слоты разделяются между станциями поровну в неприоритетных системах или с не одинаковым их числом при учете приоритетов. Станция, владеющая слотом, получает канал в полное свое распоряжение.

6. Управление доступом к передающей среде. • 4. Кольцевые методы – вставка регистра и сегментированная передача (метод временных сегментов). При вставке регистра рабочая станция РС содержит регистр (буфер), подключаемый параллельно к кольцу ЛВС. В регистр записывается кадр для передачи, РС ожидает межкадрового промежутка в моноканале, затем регистр включается в кольцо и передает кадр в линию. При сегментированной передаче временные сегменты формируются управляющей РС, которые циркулируют по кольцу. РС помещает кадр во временный сегмент «свободный» , меняя его состояние на «занятый» , и только после доставки кадра сегмент освобождается. Важным преимуществом метода является возможность передачи одновременно несколькими станциями, но кадры должны быть одинаковой длины.

Выводы • Рассмотренные вопросы 1. Основные проблемы при объединении нескольких компьютеров. 2. Технология совместного использования физических линий связи. 3. Особенности модели OSI. 4. Основные концепции управления взаимодействием прикладных процессов. 5. Виды протоколов передачи данных нижнего уровня. 6. Основные методы управления доступом к передающей среде. • Практические работы Расчеты временных интервалов передачи данных по компьютерным сетям.

• Источники дополнительных сведений Другие курсы: 1. Основы информатики. 2. Основы физики и электроники. 3. Основы схемотехники. • Книги, статьи, электронные источники: 1. Л. Ф. Соловьева. Сетевые технологии. Санкт-Петербург, БХВ-Петербург, 2004. 2. А. П. Пятибратов и др. Вычислительные сети, системы и телекоммуникации. Москва, Финансы и статистика, 2003. 3. Материалы Internet.