Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Відповіді до теоретичних питань
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Державний іспит
Предмет:
Комп'ютерні мережі
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Комп’ютерні мережі
1. Технічні передумови появи комп’ютерних мереж.
В кінці 50-их – на поч. 60-их років, коли з’явились потужні машини, виникла потреба сполучати їх з одним або багатьма терміналами для ефективного використання ресурсів таких машин. Така система телеопрацювання інформації мала структуру (рис. 1)
ЦП
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
рис. 1
Канали зв’язку в такій системі були досить дорогими і використовувалися терміналами неефективно. Тому було розроблено спеціальні пристрої – мультиплексори (комутатори), які збирали трафік з розташованих поблизу терміналів для спрямування цього трафіка на ЦП. В такій системі з’явився так званий фронтальний процесор, який виконував функції організації зв’язку (рис. 2)
З розвитком технології ПК з’явилася необхідність об’єднувати їх у рамках більшої обчислювальної структури. Замість терміналів стали використовувати ПК. З’явилося поняття локальної обчислювальної мережі, тобто мережі, яка об’єднує ПК в рамках кімнати, поверху, будинку. Такі структури об’єднувалися в ще більші, які утворювали територіальні комп’ютерні мережі, а згодом – глобальні. Потім мережі набули такого вигляду (рис. 3)
Тепер комп’ютер включає в себе: ПК, термінали, зовнішні пристрої мережі та мережу зв’язку. Кожен вузол мережі – це спеціалізований комп’ютер для виконання комунікаційних функцій – маршрутизатор. Для передавання даних між вузлами використовують канали існуючої телефонної мережі. Замість терміналів тепер використовують ПК. І тепер ПК – це в більшій степені мережевий термінал, аніж комп’ютер для виконання якихось операцій.
Дослідження показали, що >80% інформації концентрується в локальній зоні: в межах відділу, організації і т.д., тому значного поширення і розвитку набули локальні мережі, які об’єднуються в територіальні і глобальні мережі.
2. Різновиди комп’ютерних мереж.
З усіх засобів телеопрацювання інформації сьогодні можна виділити 2 типи мереж:
Локальні мережі (ЛМ) – LAN (Local Area Network);
Глобальні мережі (ГМ) – WAN (Wide Area Network).
Ці мережі суттєво відрізняються за технічними розв’язками.
LAN. Одна з визначних ознак ЛМ – це наявність високошвидкісного каналу передавання даних. Швидкість передавання даних в такому каналі на порядок вища, ніж швидкість периферійних пристроїв комп’ютера і наближається до швидкості передавання на внутрішній шині комп’ютера. На базі технології ЛМ є можливим створення єдиної цілісної інформаційної системи, в якій витрати часу на зв’язок суттєво не впливають на час виконання функцій. Така система називається розподіленою (РІС). Тут організовано паралельний порядок опрацювання інформації.
Виділяють 3 ступені використання РІС:
Розподіл ресурсів – задачі сумісно використовують ресурси системи (найпошир.).
Розподіл навантаження – задачі, які надходять в систему, передаються на вільні комп’ютери.
Розподіл опрацювання даних – маємо сукупність елементів опрацювання, пов’язаних логічно, з фізично децентралізованим керуванням ресурсами з метою сумісного виконання прикладних програм.
Можливості розподіленого навантаження та опрацювання даних реалізовано в мережевих ОС: Novell Netware, Unix, Windows NT.
В ЛМ найдорожчими є пристрої опрацювання інформації, а не пристрої комунікації.
Ефективність ЛМ можна підвищити за рахунок прикладної частини (апаратура + програма + обслуговуючий персонал).
WAN. ГМ – необмежені в просторі. Для передавання даних найчастіше використовують наявні телефонні канали з низькою швидкістю передавання даних (1÷3 кбіт/с) та з високим впливом завад. Все це не дозволяє використовувати такі мережі в реальному режимі часу.
Найдорожчим в ГМ є комунікаційне обладнання. Для його ефективного використання застосовують спеціальні процесори зв’язку.
Перспективою з точки зору зближення двох типів мереж є технологія ATM (Asynchronous Transfer Mode).
Крім ЛМ і ГМ виділяють регіональні мережі (MAN – Metropolitan Area Network) – мережі масштабу міста, району, області. В залежності від масштабів такої мережі в ній можуть використовуватись як технології ЛМ, так і ГМ.
ПК
ПК
ПК
Термінал
Термінал
мережа зв’язку
маршрутизатори
рис. 3
В результаті розвитку мережевих технологій та об’єднання окремих ЛМ окремих фірм в одне ціле виникло поняття корпоративної мережі, що є об’єднанням деякої кількості локальних мереж за допомогою телефонних, супутникових та інших каналів у єдину мережу фірми.
3. Модель взаємодії відкритих систем (модель ОSІ).
7498ISO визначає модель взаємодії відкритих систем (7-ми рівнева модель):
Цій моделі відповідають всі відкриті системи, в тому числі інформаційні.
Рівні 1 – 4 відповідають за надійне передавання даних, а з 5 по 7 – за обслуговування прикладних процесів. 1 і 2 рівні пов’язані з фізичною топологією мережі, 3 і 4 – з протоколами комутаційного рівня, а 5, 6 і 7 – з протоколами прикладного рівня.
У мережі має місце фізичне та логічне переміщення даних.
Фізичне переміщення даних починається на верхньому рівні і йде вниз по всіх рівнях моделі. Наприклад: на верхньому рівні було створено інформацію. Протокол прикладного рівня передає ці дані в певній формі протоколу комунікаційного рівня. На цьому рівні проходить “упаковка” інформації в інформаційний пакет визначеної структури. Цей пакет передається протоколу рівня передачі даних для фізичної пересилки. Потім ці дані переміщуються по мережевому носії у вигляді імпульсів, що відповідають 0 або 1. Цей носій може бути різного виду кабелем, радіоканалом, … Як тільки дані дойшли до комп’ютера-отримувача, вони починають переміщатись знизу догори. На кожному рівні вони обробляються, але виділяється тільки та частинка, яка була запакована на тому ж рівні, що й у комп’ютері-передавачі. В кінці інформація доходить до користувача на прикладному рівні.
У прикладі, наведеному щойно, логічно інформація передавалась з комп’ютера в комп’ютер тільки між одинаковими рівнями.
4. Середовища передавання даних, їхні техніко-експлуатаційні характеристики.
Техніко-експлуатаційні характеристики середовищ передавання такі:
час і швидкість розповсюдження сигналів; 2)вартість; 3)швидкість згасання сигналу на одиницю довжини кабеля з урахуванням частоти сигналу; 4) електричний опір 1м кабеля; 5) завадостійкість у різних навколишніх середовищах; 6) випромінювання в довкілля.
Можливі середовища передавання в комп’ютерних мережах.
1.Ефірні середовища. 1.1.Радіоканал.Формується на певній частоті. Інформація передається за допомогою модуляції сигналу. Швидкість передавання невелика: 20-150 кбіт/с. Вартість – середня. На такий канал впливають всі види радіозавад. Працює тільки в межах радіо досяжності. Використовується в пересувних станціях. 1.2.Інфрачервоний.Такий канал працює тільки в межах прямої оптичної видимості. Він є нечутливим до електромагнітних завад. Максимальна відстань між станціями – до 3-ох км. Швидкість передавання – 2-4 Мбіт/с. Канал досить дешевий.Недоліки: апаратура, як правило, недовговічна; має місце загасання сигналу при поганій прозорості. 1.3.УКХВ канал.Передавання відбувається за допомогою частотно-модульованих сигналів у досить широкому діапазоні частот, а це дозволяє створювати досить велику кількість каналів. Відстань – 1,5 км; швидкість – 20-40 Мбіт/с.Переваги: мала потужність апаратури; можливість роботи в умовах поганої і непрямої видимості. В цілому ефективність така як і у радіоканалу. 1.4.Мікрохвильовий канал. Інформацію передають спеціальним лазером, а приймають – фотозчитувачем. Відстань – 20 км; швидкість 20 Мбіт/с.В цілому ефірними середовищами передають 5% загального обсягу інформації, що передається в комп’ютерних мережах, але значення цього типу середовища зростає. 2.Передаючі середовища. 2.1.Коаксіальний кабель.Є одним із найпоширеніших видів передаючого середовища. Він завадостійкий, довговічний, досить дешевий, його дуже просто з’єднати з апаратурою мереж. Коаксіальні кабелі бувають широкосмугові. Швидкість передавання таких кабелів – 300-500 Мбіт/с; загасання сигналу на частоті 100 МГц – 10 дБ/100 м; термін придатності – 10-12 р; затримка поширення сигналу – 2-5 нс/м. У вузькосмугових коаксіальних кабелях швидкість передавання – до 50 Мбіт/с; загасання сигналу на частоті 10 МГц – 4 дБ/100 м. Решта параметрів такі, як і в широкосмугових. Довжина кабеля в комп’ютерних мережах переважно визначається загасанням сигналу. У випадках сильного загасання ставлять повторювані (підсилювачі), які підсилюють сигнал, не змінюючи його форми. 2.2. Прозоре скловолокно. Найпоширеніший кабель такого виду має кварцову середину діаметром 20-60 мкм. Навколо цієї серцевини робиться окисна плівка з меншим коефіцієнтом відбиття. Оскільки маємо справу із світлом, то швидкість передачі висока – 0,8-1 Гбіт/с. Теоретично можлива швидкість передачі – 100 км. Різновиди кабелів: одномодові і багатомодові. Одномодові. Середовище має 10 мкм, світло генерується напівпровідниковим лазером. Передавання інформації відбувається при довжині хвиль 1,3-1,55 мкм. Смуга перепускання – 2ГГц. Ширина смуги не залежить від довжини лінії. Загасання сигналу – 0,7дБ/км. Тут в кожен момент часу може поширюватись сигнал тільки одного променя (моди). Можлива відстань – 100 км. Має місце висока вартість обладнання: лазерів і фотоприймачів. Багатомодові. Серцевина може мати різний діаметр: 50 мкм, 62,5 мкм, 100 мкм, 140 мкм. Для генерації світла використовуються суперлюмінісцентні діоди. Передавання відбувається на хвилях з довжиною 1,3 та 0,85 мкм. Смуга перепускання – 800-900 МГц. Її ширина залежить від довжини лінії. Загасання сигналу – 0,5-7 дБ/км. Максимальна відстань – 10 км. Одночасно можуть предаватися кілька променів (мод), що входять у кабель під різними кутами. Для підвищення механічної міцності останнім часом замість скла використовують прозорі пластмаси. Такі кабелі дешевші, але з часом пластмаса старіє, а це сприяє посиленню загасання. 2.3.Скручена пара дротів. Зараз це найпоширеніший вид передавального середовища. Він є найдешевшим. Максимальна відстань – 1,5-2 км. Максимальна швидкість – 1,2 Гбіт/с. Має набагато гірший у порівнянні з коаксіальним кабелем захист від завад. Тривалість затримки поширення сигналу 8-12 нс/м. Загасання на частоті 10 МГц – 10-28 дБ/10 м. Термін експлуатації – 6 р. Дуже простий в укладанні. На даний момент це головне середовище в локальних мережах.UTP – Unshielded Twisted Pain – Неекранована скручена пара (EMI).FTP – Folged Twisted Pain – Фольгована скручена пара.STP – Shielded Twisted Pain – Екранована скручена пара. 2.4. Плоский кабель (шлейф).Складається з 12-ти і менше дротів, об’єднаних загальною екранною сіткою. Вони є ізольованими один від одного. Передавання на відстань 15 м. Швидкість передавання приблизно така сама, як і в скрученої пари.
5. Структурна схема ланки передавання даних.
Сукупність засобів фізичного та канального рівнів утворюють певну систему, яка називається ланкою або каналом передавання даних. Ланка складається з:
фізичного каналу (фізичне середовище передавання);
засобів перетворення цифрових даних, які виробляє комп’ютер, у форму, прийнятну для передавання фізичним каналом, тобто у сигнал;
засобів керування ланкою або каналом передавання даних. Тобто маємо сукупність програмно-технічних засобів та фізичного середовища передавання, призначеного для передавання сигналу даних.
Засоби керування ланкою
MAU
завади
фізичний канал
Засоби керування ланкою
MAU
пристрій спряження
З погляду користувача найважливішою характеристикою каналу зв’язку є кількісні і якісні параметри сервісів, які надає продавець каналу. В теперішній час визначено багато загальноприйнятих типів каналів:
найпоширеніший – Switched – 56 Кбіт/с, а також
європейські: американські:
E1 – 2,048 Мбіт/с T1 – 1, 544 Мбіт/с
E2 – 34,368 Мбіт/с T3 – 45 Мбіт/с
За напрямками розрізняють такі типи передавання даних:
симплексне (передавання в одному напрямку);
напівдуплексне (передавання в прямому і зворотному напрямках);
дуплексне (передавання одночасно в прямому і зворотному напрямках).
Пристрій спряження (див. рис.) виконує головні функції:
1.)кодування – декодування; 2.) модуляцію – демодуляцію.
Кодування – це перетворення цифрового сигналу, який надходить від комп’ютера, з метою підвищення його завадостійкості та зручності передавання. Модуляція – це процес переходу від кодового сигналу до сигналу даних. Звичайно це використовує сигнал-носій, деякі параметри якого змінюються відповідно до кодового сигналу. В сучасних системах зв’язку найпоширенішими є такі види модуляції:
Модуляція гармонічних коливань в коливання струму або напруги. В залежності від змінного параметру розрізняють такі види модуляції:1.1. амплітудну (в „0” зменшується амплітуда коливань); 1.2. частотну (в „1” збільшується частота); 1.3.фазову (при переході „0-1” і „1-1” також змінюється фаза).
Носій послідовних імпульсів. В залежності від параметрів послідовності і змін кодового сигналу розрізняють такі види модуляції: 2.1. амплітудно-імпульсну; 2.2. широтно-імпульсну (змінюється ширина імпулься); 2.3. фазово-імпульсну; 2.4. частотно-імпульсну.
В магістральних телефонних каналах, які використовуються в глобальних мережах використовують імпульсно-кодову модуляцію. Якщо сигнал є аналоговим, то над ним потрібно виконати такі перетворення: 1)дискретизацію 2)квантування; 3)кодування.
Для передавання даних в аналоговій формі в глобальних мережах використовуються модеми. В локальних мережах використовуються пристрої адаптори. На фізичний канал передавання даних впливають завади, які спотворюють канал, а це призводить до виникнення помилок. З впливом завад борються на протоколах фізичного і канального рівнів засобами керування каналом передавання даних. Якщо на вході фізичного каналу маємо Z(t), то на виході внаслідок впливу завад отримаємо спотворений сигнал Z'(t). Якщо Z(t) і Z'(t) пов’язані деякою функціональною залежністю, яка дає можливість повністю поновити сигнал, то така завада називається регулярністю. За впливом на регулярний сигнал завади поділяються на: 1.адитивні – додаються до початкового сигналу; 2 мультиплікативні – множаться на початковий сигнал.
Якщо характеризувати сигнали із статистичного погляду, то їх можна розділити на: 1 флуктуаційні – їх описує неперервна випадкова функція часу (такі завади формуються в наслідок накладання різних завад з різних джерел, причому серед складових немає окремих імпульсів, які би перевищували загальний рівень сигналу більш ніж у 3-4 рази); імпульсні – це послідовність імпульсів з випадковою амплітудою, шириною та часом появи, причому найбільшу небезпеку створюють імпульси, амплітуда яких близька до амплітуди корисного сигналу.
6. Форми передавання даних у каналах комп’ютерних мереж.
Цифрові дані в комп’ютерних мережах передаються послідовними бітами, а в самому комп’ютері – паралельно. Біти передаються у формі сигналів. Сигнали бувають аналоговими та цифровими. Аналоговий – це модульований сигнал синусоїдальної форми, а цифровий – це дворівневий дискретний сигнал. Аналогові сигнали менш чутливі до спотворень і загасання, але потребують апаратури для модуляції і демодуляції. Через меншу завадостійкість цифрове передавання в залежності від типу кабеля обмежена відстанню без підсилення до 300м. Широкосмугове передавання є аналоговим. Смуга перепускання каналу поділяється на окремі діапазони частот, які використовуються різними каналами. Для оновлення і підсилення сигналу використовують підсилювачі які не спотворюють форму сигналу. Вузькосмугові передавання (baseband) є цифровим. Передавання та приймання проходить одночасно. Використовується вся смуга перепускання кабеля. Для підсилення сигналу використовують повторювачі (repeaters).
Передавання цифрових даних відбувається з використанням методу „метод передавання за формою сигналу без повернення „0””. При такій передачі визначити де починається логічна „1” важко. Для розпізнавання моменту закінчення та початку сигналу використовують синхронізацію
7. Проблеми синхронізації у каналах комп’ютерних мереж.
Проблеми синхронізації можна вирішити декількома способами : 1) синхронне передавання виділяється спеціальною лінією якою передається сигнал тактової частоти, так званий синхросигнал. В скрученій парі або в коаксіальному кабелі передається по другому дроту. Синхронне передавання може бути і без окремої лінії. Також у проміжках між передаванням даних. 2) Асинхронне передавання. Якщо у проміжках між передачею даних синхросигнал не передається або асинхронний або з авто налагодженням.
При асинхронному передаванні потік бітів ділиться на байт. Приймач та передавач мають вбудований генератор. Перед кожним байтом передається спеціальний біт, який називається стоп-біт. Він передається також, коли канал вільний. Під час переходу з високого рівня на нижній генератор пропускає 1 біт і починає приймати. Прикладом такої передачі є так зване „манчестерське кодування”. Тактовий генератор приймача синхронізується під час передавання кожного біта у випадку переходу з високого рівня на низький у середині інтервала біта. Якщо інформація не передається, то генератори приймача і передавача розладнані. Тому перед передаванням передається спеціальна послідовність бітів – преамбула – для синхронізації передавача і приймача.
Досить часто виникає необхідність передавати інформацію неперервну на значні відстані для подальшої обробки. Виникає задача перетворення в такий спосіб який давав би можливість перетворювати цифровий сигнал в аналоговий без втрат. Для такого перетворення була запропонована імпульсна кодова модуляція. Спочатку цей аналоговий сигнал дискритизується. Переваги імпульсно-кодової модуляції: 1) Цифрове передавання дає змогу додатково захистити сигнал з допомогою завадостійкого кодування. 2) При цифровому передаванні припадає необхідність в модуляції демодуляції при переході через комутатор. 3) Спрощуються та здешевлюється апаратура. Використання цифрових кодів дає змогу виконувати операцію стискання, а це підвищує ефективність використання каналу.
приймач / передавач
пристрій спряження
апаратура цифрового інтерфейса
MAU
шина CPU
сигнал на передавання
сигнал на приймання
дані в цифровій формі
H
L
NRZ
L
H
манчестерське кодування
1
1
1
0
8. Передавання даних у мережі за допомогою модему.
Модем – це пристрій для передавання і приймання даних з телефонного каналу зв’язку. Вона відрізняється за місцем розташування, сервісними можливостями, типом передавання, ступенем спеціалізації і набором протоколів, який реалізується. Набір протоколів модема визначає швидкість передавання даних, алгоритм виправлення помилок , сумісність з модемами інших виробників і по цих параметрах вибирають модем. Максимальна швидкість передавання 2400 бот.
Сучасний модем – це складний пристрій, який можна керувати з коп’ютера, посилаючи на нього коди керування. Модем має два режими роботи: 1) командний 2) режим передавання даних. Із Hages стандартом модем керується такими командами 1)АТ-увага 2) АТZ - 3) ATDT#- тоновий набір 4)ATDP# - імпульсний набір 5)AT&F – зав 6) AT&W – запис поточних значень в пам'ять модема.
Увімкнувши модем його спочатку треба ініціалізувати. Як правило пам'ять ініціалізації записується в постійну пам'ять модема яка викликається 5 командою.
запис на передавання
передача сигналу носієм
приймання сигналу носія
виявлення сигналу носія модемом приймача
сигнал готовність модема приймача
передавання даних
Відбуваються такі дії:
1.) на першому ПК користувач вводить інформацію для передавання 2.) ПК № 1 надсилає на свій модем сигнал на запит передавання 3.) модем №1 сприймає цей сигнал і надсилає сигнал носій. Цей сигнал носій генерує модем, а не телефонна служба. 4) модем №2 приймає цей сигнал, синхронізує свій приймач і повідомляє ПК2, що він виявив сигнал носій. 5) модем №1 очікує деякий час, щоб дати другому модему час виявити сигнал носій і надає першому ПК сигнал готовність на передавання. 6) ПК №1 передає на модем блок даних, який моделює сигнал носій і передає його в лінію модему №2. 7) модем №2 демоделює сигнал, отримає дані і передає їх другому ПК. 8) другий ПК приймає дані від свого модема. 9) коли ПК №1 завершить передавання, він знімає сигнал запит на передавання. 10) модем №1 виявляє зникнення сигналу і перестає передавати в лінію сигнал носій. 11) другий модем виявляє зникнення сигналу носія і через деякий час знімає сигнал виявлення сигналу носія який він передавав другому ПК. Передавання завершиться якщо зразок іде комутований от передавання відбувається аналогічно, але перед початком передавання налагоджував сполучення наступним чином: 1) ініціалізують послідовний код. 2) попередньо налагоджують модем. 3)коли модем перебуває в командному режимі, програма надсилає сигнал про готовність передавання даних. 4) видається команда налагодження сполучення з певною адресою. 5) модем виконує команду налагоджує сполучення з віддаленим модемом і переходить в режим передавання даних . 6) Пергама надсилає сигнал про готовність до приймання. Відбувається передавання. Таким чином під час налаштовування сполучення на передавання даних викор. сигнал та команда підтвердження готовності до приймання або передавання і ці сигнали можуть бути, як апаратними так програмними. В ланці модем неможливість використання більш швидкодійних апаратних сигналів обумовлює необхідність обміну спеціальним байтом підтвердження.
9. Передавання даних у мережі за допомогою адаптера.
процесор
It 82586
RAM (8кб)
трансівер
ROM адреса
регістр статусу
перемикач
Адаптери станцій локальної мережі безпосередньо приєднуються до внутрішньої шини вводу/виводу комп’ютера. В цьому випадку швидкість передавання обмежена швидкістю внутрішньої шини процесора. В адаптерах апаратно реалізовані протоколи фізичного та канального рівнів моделі OSI. При виборі адаптера треба орієнтуватися на такі характеристики: 1) архітектура мережі; 2) розрядність; 3) тип шини вводу/виводу комп’ютера ; 4) потужність і використовувані алгоритми; 5) тип роз’єднувачів:
BNC – для тонкого коаксіального кабеля;
AUI – для товстого коаксіального кабеля;
RI45 – для скрученої пари;
MIC SI, SC – для приєднання волоконного кабеля.
6. та тип передаючого середовища.
Центральна частина – це процесор, який виконує деякі функції опрацювання інформаційних кадрів протоколу канального рівня. Процесор кодує інформацію перед передаванням у мережу і декодує після приймання, виявляє і виправляє помилки, повідомляє центральний процесор комп’ютера по надходженні інформації, виконує головні функції з реалізації протоколу канального рівня. Використання такого процесора дає можливість розвантажити центральний процесор і підвищити загальну швидкодію системи. В ОП(RAM) записується інформація перед передаванням і після приймання. Пам’ять відображається на адресний простір комп’ютера за допомогою Base Memory Address. З цією пам’яттю може працювати як центральний процесор, так і мережений процесор. Регістри статусу (регістри стану) і керування дають змогу центральному процесору і мережевому процесору обмінюватись командами. Регістри пронумеровані за їхнім зміщенням від базового значення: 00h – 07h. Це визначено в параметрі I/O Base Address. ROM адреса. Для адаптера архітектури Ethernet в цій адресі міститься унікальна мережева адреса комп’ютера, яка встановлюється фірмовим виробником. Кожна фірма має діапазон адрес. Довжина фізичної адреси 48 біт. Перемикачі дають змогу конфігурувати параметри адаптера та кабельні роз’єднання для приєднання адаптера до мережі. Трансівер використовується для тонкого коаксіального кабеля. Роз’єднувачі приєднання до системної шини комп’ютера. Із їх зовнішнього вигляду можна визначити розрядність адаптера та тип шини, до якого він приєднаний.
Робота адаптера
Передавання даних. В регістри статусу записується команда передачі кадру, адреса та кількість інформації для передавання. Мережений процесор аналізує значення регістрів, опрацьовує кожен згідно з вимогами протоколу і передає в мережу. Приймання даних. Процесор адаптера постійно стежить за кадрами, виділяючи ті з них, які призначені для конкретного адаптера. У випадку надходження такого кадра процесор адаптера виконує:
перевірку правильності даних;
розміщує їх в ОП;
записує в регістри керування команду приймання даних і їхню адресу розміщує у пам’яті;
видає до центрального процесора переривання з визначеним номером; ЦП та комунікаційне програмне забезпечення відкидає службову інформацію, аналізує прийняті дані і переміщає їх в основну пам’ять комп’ютера.
10. Модернізована модель OSI.
Верхні рівні
2) Канальний рівень
Керування логічним каналом
(LLC)
керування доступом до середовища
(MAC)
передача фізичних сигналів
(Pb)
Керування
1) Фізичний рівень
Інтерфейс з пристроєм входу (AUI)
З’єднювач пристрою доступу
3) Фізичне середовище Засоби підключення до (PMA)
фізичного середовища
Інтерфейс залежний від середовища
Канальний рівень
Загальна модель взаємодії виявилась грубою. Виникла необхідність в більшій деталізації 1-го і 2-го рівнів. Відповідний комітет виконав модерн. Яка обирала назву модерн… Канальний рівень ділиться на два підрівня LLC – керування логічним каналом, функції цього підрівня входить передача кадрів між станціями включає виправлення помилок і цей підрівень не залежить від алгоритмів доступу до середовища, якщо не враховувати часових співвідношень.
2-й підрівень МАС керування доступом до передаючого середовища. Цей підрівень реалізує алгоритми доступу до середовища та адресацію станцій.
Фізичний рівень
Підрівень PS – передача фізичних сигналів. Виділяється з метою полегшення схемної інтеграції з канальним рівнем.
Інтерфейс з пристроєм доступу – при необхідності цей інтерфейс дозволяє розміщувати підрівень PS і підключений пристрій на деякі відстані на середовищі передавання.
PMA – підрівень підключений до фізичного середовища. Цей підрівень узгоджує сигнали з підрівнем PS з вимогами передаючого середовища і тим самим забезпечується використання певного типу PS з декількома різними типами передаючого середовища.
11. Протоколи фізичного рівня.
ПФР визначають електричну характеристику, яку будь-яка система повинна мати у точці приєднання до середовища передавання. ПФР також описує головні різновиди сервісу фізичного рівня:
Індикація спотворення під час передавання. Спотворення виникають, коли 2 або більше станцій передають інформацію одночасно. Тому на фізичному рівні відбувається постійне прослуховування каналу і усвідомлення про наявність спотворень.
Контроль часу передавання кадру. Цей контроль виконується для усунення збоїв, обумовлених появою необмеженої послідовності бітів. Для цього фізичний рівень перериває передавання, якщо воно триває > 150 мкс.
Передавання блоків даних.
Авто узгодження швидкості передавання. Цей сервіс на фізичному рівні дає змогу партнеру зв’язку обмінятися інформацією про технології, які кожен з них використовує та вибрати прийнятний варіант передавання.
Труднощі стандартизації ПФР обумовлені великою різноманітністю середовищ передавання, кодів, які використовують різноманітні методи доступу, різноманітна технічна реалізація, ... Тому стандарти фізичного рівня є різні. Для великих багато вузлових глобальних мереж, а також для локальних мереж з багатьма вузлами на фізичному рівні використовують протоколи X.21, X.21bis, X.25. Вони забезпечують реалізацію інтерфейсів кінцевої апаратури передавання даних телефонними каналами з використанням модемів.
З точки зору ПФР виділяють:
Моноканал – це така мережа, в якій фізичне середовище забезпечує одночасне, з точністю до часу поширення сигналу, передавання блоків даних усім приєднаним комп’ютерам.
Мережі з ретрансляцією. В цьому випадку блоки даних приймаються в проміжних вузлах, а потім знову передаються.
Стандарт ECMA-80 ставлять вимоги до:
електричних та фізичних характеристик кабелів і термінаторів;
правил конфігурування фізичного середовища;
способів прокладання кабелів.
12. Протоколи канального рівня.
У відповідності з модифікованою моделлю канальний рівень розділяють на 2 підрівні: підрівень LLC (забезпечує керування логічним каналом і не залежить від фізичних з’єднань) і підрівень MAC (забезпечує доступ до фізичних з’єднань і залежить від них).
На початку розвитку комп’ютерних технологій у кожній окремій мережі можна було передавати кадри одного формату. Тепер об’єднують значну кількість локальних мереж і виникла можливість одночасно передавати мережею кадри різних форматів. Для цього до адаптера додають спеціальну програму, яка резидентно завантажується в ОП.
Тепер існує 3 підходи щодо організації взаємодії драйвера мережевих адаптерів з програмним забезпеченням, яке реалізує функції протоколу:
Microsoft: 3COM, NDIS – ця специфікація регламентує спосіб роботи мереженого адаптера з декількома протоколами. Вона застосовується в таких мережевих ОС: Windows 95, 98, NT, 2000, … Розрізняють специфікації для 16-бітових систем (NDIS 2.3) і для 32-ох бітових.
Novell: ODI – подібна до попередньої, але використовує інший програмний інтерфейс.
Для мереж TCP/IP існують драйвери, розроблені фірмою PDS.
Нижчий підрівень канального рівня – MAC-підрівень. Головна його функція – забезпечити доступ окремих станцій до передаючого середовища таким чином, щоб перепускна здатність каналу зв’язку використовувалась ефективно.
Спосіб організації доступу станції до мережі називається методом доступу. Методи доступу відрізняються:
характером фізичного середовища;
характером керування: централізовано або децентралізовано;
характером доступу: конкурентно або з передачею повноважень.
13. Протоколи керування доступом. Методи доступу.
Розглянемо нижній рівень канального рівня. Головна функція цього підрівня забезпечити доступ окремих станцій до передаючого середовища таким чином, щоб перепускна здатність використовувалась ефективно. Спосіб організації доступу станції мережі до передаючого середовища називається методом доступу. Метод доступу відрізняється :
1) характером фізичного середовища тобто існують методи доступу до моно каналів і мереж з ретрансляцією,
2) відрізняються характером керування,
3) відрізняється характером доступу: конкурентні і передаванням повноважень.
Методи доступу:
тактові системи
доступ з опитуванням
метод конкурентного доступу
маркерні методи доступу
метод доступу з уставленням регістра
метод доступу з запитом пріорітета
14. Тактові мережені системи.
Основний принцип організації тактових систем є циклічний розподіл усього часу передавання на однакові часові проміжки або слоти. За кожною станцією закріплено кожен такт. Якщо до мережі під’єднано n абонентів, то кожен з них має право передавати свій інформаційний такт раз на n слотів:
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
Тактові сигнали бувають синхронні і асинхронні.
В синхронних системах є центральний таймер та лінія синхронізації.
Асинхронні сигнали сигналізації передають з інформаційними сигналами.
Недоліками тактових сигналів є:
неефективність використання сигналу. Внаслідок нерівномірного завантаження з’являється багато порожніх слотів і результуюча швидкість передавання є невеликою;
непрацеспроможність мережі при під’єднанні великої кількості станцій.
Перепускна здатність тактової системи
m = 20 – кількість станцій;
За 1 такт передається 256 біт інформації і 64 службових бітів → l = 320 бітів;
b = 1000 біт – середня довжина повідомлення;
a = 2 повідомлення/с – середня інтенсивність надходження повідомлення;
t = 0,1 с – період кадра;
У кадрі повинно поміститися tba = 800 бітів, тому треба 800/320 ≈ 2,7 тактів.
Кількість тактів на кадр заокруглюється до найближчої старшої степені 2, тобто n = 4.
Загальна кількість тактів у кадрах n×m = 80.
Перепускну здатність системи можна обчислити як відношення загальної кількості бітів у кадрах до періоду кадру: С = (n×m×l)/t = 160 кбіт/с.
15. Мережі з опитуванням ( метод опитування).
Має місце в ефірних мережах. В таких мережах один з пристроїв є головним і називається контролером мережі. Цей контролер керує передаванням. Найпростіший варіант – циклічне опитування. Контролер по черзі опитує всі приєднані пристрої шляхом надсилання відповідних кадрів. Пристрої відповідають на запит, надсилаючи в мережу відповідну інформацію або спеціальний кадр, якщо інформації нема. Передавання інформації можна розділити на такти ts, де:
ts – середня тривалість опитування;
tp – тривалість опитування;
b – середня довжина кадра, що передається;
C – перепускна здатність системи.
Нехай в мережі m станцій. Кожна станція передає за одиницю часу a повідомлень. Тоді інтенсивність потоку буде a×m, а середній інтервал між надходженнями – 1/(a×m), тоді ts повинно бути не більше цієї величини, і перепускна здатність С = (a×m×b)/(1 – a×m×tp).
Такі мережі, звичайно, невеликі. Використовуються в лабораторному, аерокосмічному обладнанні.
Недоліки:
наявність великого потоку керування, навіть якщо в абонента нема інформації для передавання (зате постійний контроль працездатності приладів);
надійність мережі визначається надійністю контролера;
суттєве обмеження на кількість абонентів (чим більше абонентів, тим більше треба часу для опитування, тим менша пропускна здатність).
16. Метод конкурентного доступу.
В мережах з централізованим керуванням і в маркерних мережах кожна станція повинна очікувати на дозвіл на переривання. Окрім того багато часу витрачається на передавання службової інформації. Розробники методу конкурентного доступу вирішили дати можливість довільній станції передавати інформацію тоді, коли потрібно, а також мінімізувати наслідки можливих колізій (накладання одного повідомлення на інше).
Метод конкурентного доступу або метод доступу з суперництвом працює в моно каналі і в якості середовища – радіоканалу. Найбільшого поширення цей метод набув у „шинних мережах” Вперше було використано метод „слухай перш ніж говорити”, тобто контроль наявності сигналу носія або прослуховування каналу. Кожна станція постійно прослуховує канал. Якщо канал вільний – станція починає передавання, якщо зайнятий – станція очікує.
Метод доступу з контролем несучої.
Δ t
Якщо одна станція почала передавання, а до другої сигнал ще не дійшов, то ця друга станція починає передачу.
Δtij = ti – tj – різниця часу між початком передавання i-ої і j-ої станцій.
τij – час поширення сигналу від станції i-ої до j-ої.
Умова виникнення колізій: Δtij ≤ τij.
Умова виникнення колізій в усій мережі: EMBED Equation.3 (i, j): Δtij ≤ τij.
Для ефективного використання каналу треба зменшити тривалість колізій. В той же час треба дати можливість, тобто дати час, усім станціям зафіксувати наявність колізій. Тому на станцію, що попала в колізію, передають шумову послідовність протягом часу 2τ, де τ – це максимальний час передачі від одної станції до іншої: τ = max τij. Після цього станції, які не передали свої кадри внаслідок колізії, знову пробують передати інформацію.
Одним із джерел колізій є інертність самого пристрою, що виконує протокольні функції.
Найбільш ефективний метод доступу – метод доступу з контролем несучої з виключенням колізій. В цьому випадку час очікування вибирається випадково з використанням давача випадкових чисел і таким чином зменшується імовірність взаємного блокування повторних передавань станцій. На малюнку зображено алгоритм роботи цього методу.
Алгоритм роботи МДКН/ВК.
приймання кадру
прийнято „наш” кадр
колізія
кадр прийнято
прослуховування
запуск
передавання кадру закінчено
запит на передавання кадру
очікування
передавання
колізія
час затримки закінчився
затримка
Кожна Станція постійно прослуховує середовище передавання і аналізує адреси всіх кадрів, які передаються в мережі. Якщо кадр адресовано якійсь конкркетній станції, то вона його приймає, а потім знову прослуховує середовище. У випадку, коли від протоколу 1-го рівня надійшов запит на передавання даних, то станція передає його одразу, якщо середовище вільне, або очікує доки воно вивільниться . Якщо передача пройшла нормально - станція прослуховує середовище. Якщо “колізія”, то станція визначає випадковий сигнал затримки і чекає на вивільнення середовища.
переваги: висока продуктивність, практично відсутня службова інформація.
недоліки: метод ефективний при помірному навантаженні на мережу. З ростом навантаження вплив колізій збільшується.
17. Маркерні методи доступу.
EMBED PBrush
Полягають в тому, що в мережу вводиться спец. Кадр Token, який наз. маркер, який постійно переходить від станції до станції почергово. Ця послідовність залежить від адрес станцій. Адреса станції є або постійною або динамічною в залежності від того яка станція включилась в мережу і для маркера виникає логічне кільце. Станція яка в біжучий момент утримує маркер, одержує право на передавання. Цей метод використовується з шинною, кільцевою, зіркоподібною конфігурацією або топологією. Цей метод також використовується в моноканалах та в мережах з ретрансляцією : ArcNet, TokenRing.
Використання логічного, а не фізичного кільця передбачає реалізацію таких функцій:
від”єднання станцій від логічного кільця;
приєднання станції до логічного кільця;
зміна параметрів алгоритму;
зміна максимального часу протягом якого станція може утримувати маркер, тобто право на пердачу;
запобігання втраті та дублюванню маркеру.
Будь яка станція може від”єднатись від логічного кільця тоді, коли має маркер. Для цього вона надсилає попередній з логічного кільця станції кадр, який називається
налагодження наступного вузла.
Зворотня операція приєднання. Кожна станція запускає процедуру суперництва через n-тактів, на її початку запускається кадр “пошук наступного вузла”.
Станції, які бажають підключитися в логічне кільце включають у вікно цей кадр.
00001000 ! Адр.Од ! Адр. Відпр. ! Контр. сума ! Вікно
18. Методи доступу з установленням регістра.
Особливість такої мережі в конструкції передавача станції.
Структурна схема станції мережі з уставленням регістра
повторювач
приймач
Буфер
РП
передавач
2
3
Лінія передавання
станція
1
1
Приймач аналізує адресу кадра який надійшов. Якщо кадр адресовано конкретній станції, він передається для опрацювання протоколом верхніх рівнів і вилучається з кільця. В іншому випадку кадр попадає на вхід передавача. Передавач працює наступним чином: якщо данних для передавання нема і буфер порожній, то ключ К знаходиться в положенні 1. відбувається повтор кадрів які надходять з приймача. Якщо з’явились кадри для передавання, то вони записуються в регістр передавання (РП). Коли передавання кадра в мережі завершиться, і якщо виявиться що регістр передавання не порожній, то ключ К перемикається в положення 3 і відбувається передавання з регістру передавання.
9
Але в цей час з мережі можуть надходити кадри і вони будуть накопичуватись в буфері. Якщо передавання з РП завершилось або надійшов сигнал що буфер близький до переповнення, передавання кадрів станції припиняється, ключ перемикається в положення 2 і передаються кадри з буфера, і т.д.
19. Протоколи керування логічним каналом.
Функції: забезпечити правильне передавання даних між 2ма станціями – відправником і одержувачем для довільного фізичного середовища передавання. У цьому випадку між об’єктами канального рівня налагоджений логічний канал, а весь сервіс передавання забезпечує підрівень МАС. Розглянемо протоколи керування логічним каналом і їх функції (BSC – Byte Sequence Control) IBM. Для керування та передавання цей протокол використовує символи стандартного коду ASCII. Передавання даних синхронне, напівдуплексне. Кадри які передаються бувають керуючими і інформаційними. Керуючі кадри повідомляють про початок і кінець сеансу і помилки під час передавання. Інформаційні кадри переносять повідомлення.
Кадр керування:
Символи керування:
ENQ – запит на сеанс зв’язку або повторне передавання якщо була помилка або кадр не надійшов.
АСК (0/1) – символ підтвердження приймання та готовності до приймання наступного кадру.
АСК (без параметрів) – це символ підтвердження, але приймальна станція тимчасово не готова до приймання. 4) NAK – кадр має помилку і його треба передати ще раз. 5) RVI – переданий кадр був правильний, але передачу треба припинити. 6) ЕОТ – кінець сеансу зв’язку. 7) TTD – немає ...
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора