Muncă independentă : p. 646–651, 720–722, p. 67–79, 542–544, –651, p. 48–58; p. 408–431

Repetitor (repetitor) – transmite semnale electrice de la o secțiune a cablului la alta, pre-amplificându-le și restabilindu-le forma. Folosit în rețelele locale pentru a le crește lungimea. În terminologie OSI operează la nivel fizic.

Comutatoare – repetoare multiport care citesc adresa de destinație a fiecărui pachet primit și o transmit doar prin portul care este conectat la computerul destinatar. Poate funcționa pe diferite Nivelurile OSI. (o alta versiune - conductă nivel)

Hub (hub) – un dispozitiv multiport pentru amplificarea semnalelor în timpul transmisiei de date. Folosit pentru a adăuga stații de lucru în rețea sau pentru a mări distanța dintre server și stație de lucru (capacitatea totală a canalelor de intrare este mai mare decât capacitatea canalului de ieșire). Funcționează ca un comutator, dar în plus poate amplifica semnalul.

Multiplexor (dispozitiv sau program) – vă permite să transmiteți mai multe semnale diferite simultan pe o linie de comunicație.

Poarta de acces – transferă date între rețele sau programe de aplicație care utilizează diferite protocoale (metode de codificare, medii fizice pentru transferul de date), de exemplu, conectarea unei rețele locale la una globală. Funcționează pe aplicat nivel.

Pod – conectează două rețele cu aceleași protocoale, amplifică semnalul și trece doar acele semnale care sunt adresate computerului situat pe cealaltă parte a podului. Altă ediție : Un computer cu două plăci de rețea concepute pentru a conecta rețele.

Router – (conectează diferite rețele LAN, ca un pod, trece doar acele informații care sunt destinate segmentului la care este conectat.) Responsabil cu alegerea rutei de transmitere a pachetelor între noduri. Ruta este selectată pe baza: – unui protocol de rutare care conține informații despre topologia rețelei;

– un algoritm special de rutare.

Funcționează pe reţea Nivelul OSI.

Întrebări neclare :

Un dispozitiv pentru conectarea unui computer cu mai multe canale de comunicare se numește:

– hub/repetor/multiplexor/modem

Un dispozitiv care comută mai multe canale de comunicație se numește:

– multiplexor/hub/repetor/modem de date

1. Concepte de bază de criptografie

Muncă independentă : p. 695–699

Criptografia (criptare) – codificarea datelor trimise în rețea, astfel încât să poată fi citite doar de părțile implicate într-o anumită tranzacție. Fiabilitatea protecției depinde de algoritmul de criptare și de lungimea cheii în biți.

Metoda de criptare – un algoritm care descrie procedura de conversie a mesajului original în mesajul rezultat. Exemplu . Metodă jocuri de noroc – înlocuirea literelor cu note după un anumit algoritm.

Cheie de criptare – un set de parametri necesari pentru aplicarea metodei. O alta editie: – o secvență de caractere stocată pe un disc dur sau amovibil.

Cheie statică – nu se modifică atunci când lucrați cu mesaje diferite.

Tasta dinamică – modificări pentru fiecare mesaj.

Tipuri de metode de criptare .

– Simetric : Aceeași cheie este utilizată atât pentru criptare, cât și pentru decriptare. Incomod în comerțul electronic, deoarece vânzătorul și cumpărătorul trebuie să aibă drepturi diferite de acces la informații. Vânzătorul trimite tuturor cumpărătorilor aceleași cataloage, dar cumpărătorii returnează vânzătorului informații confidențiale ale cardului de credit, iar comenzile și plățile nu pot fi amestecate între cumpărători diferiți.

– Asimetric (asimetric ): se bazează pe metode matematice speciale care creează o pereche de chei astfel încât ceea ce este criptat cu o cheie să poată fi decriptat doar cu alta și invers. Una dintre chei este numită deschis , oricine îl poate obține. Dezvoltatorul cheii păstrează a doua cheie pentru sine, se numește închis (secret) .

Comenzi, contracte sunt criptate cu cheia publică, dar pot fi citite numai de proprietarul cheii private. Dacă un client primește un fișier cu care cheia lui nu se potrivește, atunci acesta nu a fost trimis de compania sa.

Comutarea circuitelor și pachetele - metodele sale de rezolvare a problemei generalizate de comutare a datelor în orice tehnologie de rețea Soluțiile tehnice complexe ale sarcinilor de comutare generalizate în întregime constă în problemele particulare ale rețelelor de transmisie a datelor.

Prin problemele speciale ale rețelelor de date includ:

• definirea fluxurilor și a rutelor adecvate;
• parametrii de configurare a rutei de fixare și tabelele dispozitivelor de rețea;
• fluxuri de recunoaștere și transfer de date între interfața unui dispozitiv;
• fluxuri de multiplexare/demultiplexare;
• mediu de separare.

Printre numeroasele abordări posibile pentru soluționarea problemei generalizate a rețelelor de comutare a abonaților, alocă două de bază, care includ comutarea de canale și comutarea de pachete. Există aplicații tradiționale ale fiecărei tehnici de comutare, de exemplu, rețelele telefonice continuă să fie construite și construite folosind tehnologia comutată de circuite, rețelele de calculatoare și marea majoritate se bazează pe tehnica de comutare de pachete.

Prin urmare, ca flux de informații în rețelele cu comutare de circuite, datele sunt schimbate între o pereche de abonați. În consecință, caracteristica de flux global este o pereche de adrese (numere de telefon) abonaților care comunică între ei. O caracteristică a rețelelor cu comutare de circuite este conceptul de canal elementar.

Canal elementar

Canal elementar (sau canal)- este o caracteristică tehnică de bază a rețelei cu comutație de circuit, care este fixată într-un anumit tip de valoare a debitului rețelei. Fiecare legătură din rețeaua cu comutare de circuite are o capacitate de un element de canal multiplu adoptat pentru acest tip de rețea.

În sistemele telefonice tradiționale, valoarea vitezei elementare a canalului este egală cu 64 kbit/s, ceea ce este suficient pentru voce digitală de înaltă calitate.

Pentru voce de înaltă calitate, se utilizează frecvența vibrațiilor sonore, cuantificarea amplitudinii 8000 Hz (timp de eșantionare, intervale de 125 ms). Pentru a reprezenta o măsură a amplitudinii se folosește cel mai adesea codul de 8 biți, care face gradație de 256 de tonuri (prin valori de eșantionare).

În acest caz, transmiterea unui canal de voce este necesară o lățime de bandă de 64 kbit/s:

8000 x 8 = 64000 biți/s sau 64 kbit/s.

Un astfel de canal de voce se numește un canal elementar rețele telefonice digitale. O caracteristică a rețelei cu comutare de circuit este că lățimea de bandă a fiecărei legături trebuie să fie egală cu un număr întreg de canale elementare.

Canalul compozit

Comunicare construită prin comutarea (conectarea) canalelor elementare, numită a canal compozit.

Canal compozit

Proprietățile canalului compozit:

• canalul compozit pe toată lungimea sa este alcătuit din același număr de canale elementare;
• canalul compozit are o lățime de bandă constantă și fixă ​​pe toată lungimea sa;
• canalul compus este creat temporar pentru perioada sesiunii de doi abonați;
• la sesiune, toate canalele de bază care sunt incluse în canalul compus, intră în uz exclusiv al abonaților, pentru care a fost creat canalul compus;
• în timpul sesiunii de comunicare în abonații pot trimite o rată de date de rețea care nu depășește o capacitate de canal a compozitului;
• datele primite într-un canal compus, abonatul apelat este garantat a fi livrat fără întârziere, pierderi, și la aceeași rată (rata sursă) indiferent dacă există în acest moment în cealaltă conexiune de rețea sau nu;
• după încheierea sesiunii canalele de bază care au fost incluse cu canalul compozit corespunzător, declarate gratuite și returnate la fondul de resurse alocate pentru utilizare de către alți utilizatori.

Conexiune refuzată

Conexiune refuzată

Solicitările de conectare nu au întotdeauna succes.

Dacă calea dintre abonații apelați și apelați nu sunt canale libere sau nodul de bază numit este ocupată, defecțiunea apare în configurarea conexiunii.

Avantajul comutării circuitelor

Tehnologia de comutare de circuit are ca scop minimizarea evenimentelor accidentale din rețea, adică o tehnologie. Pentru a evita orice posibilă incertitudine, o mare parte a lucrărilor privind schimbul de informații se desfășoară în avans, chiar înainte de începerea transferului de date. În primul rând, pentru o anumită adresă, disponibilitatea canalelor de bază necesare de la expeditor la destinatar. Dar în cazul bursty, această abordare este ineficientă, deoarece 80% din timpul canalului poate fi inactiv.

Comutare de pachete

Cel mai important principiu al rețelelor cu transmitere de date cu comutare de pachete este transmis prin rețea sub formă de bucăți de date separate structural unele de altele numite pachete. Fiecare pachet are un antet, care conține adresa de destinație și alte informații de sprijin (lungimea câmpului de date, o sumă de control și altele.), Folosit pentru livrarea către destinatarul coletului.

A avea o adresă în fiecare pachet este una dintre cele mai importante caracteristici ale tehnologiei de comutare de pachete, deoarece fiecare pachet poate fi procesat independent de celelalte pachete de comutare care constituie traficul de rețea. Pe lângă titlul din pachet, poate avea un câmp suplimentar care să fie plasat la sfârșitul pachetului și așa-numita remorcă. În remorcă este plasată de obicei suma de control, care vă permite să verificați dacă informațiile au fost corupte în timpul transmiterii prin rețea sau nu.

Partiționarea datelor în pachete

Partiționarea datelor în pachete are loc în mai multe etape. Nodul expeditor al lanțului generează date de transmisie, care sunt împărțite în părți egale. După aceea are loc formarea unui pachet prin adăugarea antetului deasupra capului. Și ultima etapă este asamblarea pachetelor în mesajul original către nodul destinație.

Partiționarea datelor în pachete

Transferul de date printr-o rețea ca pachet

Rețeaua de transmisie a pachetelor

Ca și în rețelele cu comutație de circuite, rețelele cu comutație de pachete, pentru fiecare dintre fluxuri se determină manual sau automat ruta fixată în tabelele stocate pentru comutatoarele de comutație. Pachetele care intră în comutator sunt procesate și trimise pe o anumită rută

Incertitudinea și mișcarea asincronă a datelor în rețelele cu comutare de pachete impun cerințe speciale pentru comutatoarele din astfel de rețele.

Principala diferență între un comutator de pachete al comutatoarelor din rețelele cu comutare de circuite este că au o memorie tampon internă pentru stocarea temporară a pachetelor. Bufferele de comutare trebuie să armonizeze ratele de date în legăturile de comunicație conectate la interfețele sale, precum și să armonizeze rata de sosire a pachetelor cu viteza lor de comutare.

Metode de transfer pachete

Un comutator poate funcționa pe baza uneia dintre cele trei metode de promovare a pachetelor:

• transmisie de datagrame;
• Transfer la stabilirea unei conexiuni logice;
• Transfer la stabilirea unui canal virtual.

Transmitere datagramă

Transfer de datagrame metodă bazată pe promovarea pachetului independent unul de celălalt. Procedura de procesare a pachetelor este determinată doar de valorile parametrilor pe care îi poartă și de starea curentă a rețelei. Și fiecare rețea de pachete este considerată ca un transfer de unitate complet independent - datagramă.

Principiul pachetului de datagrame ilustrative

Transfer la stabilirea unei conexiuni logice

Transfer la stabilirea unei conexiuni logice

Procedura de armonizare a celor două noduri de capăt ale unei rețele a unor parametri ai procesului de schimb de pachete se numește stabilirea unei conexiuni logice. Opțiuni negociate de cele două noduri care interacționează, numite parametri de conexiune logică.

Canal virtual

Canal virtual

Singura rută fixă ​​pre-căptușită care conectează nodurile terminale la rețeaua cu comutare de pachete, denumită canal virtual (circuit virtual sau canal virtual). Sunt create canale virtuale pentru un flux sustenabil de informații. Pentru a izola fluxul de date, fluxul total de trafic al fiecărui pachet este marcat cu un tip special de semn - etichetă. Ca și în cazul stabilirii unei conexiuni de rețea logice, canalul virtual începe cu o garnitură de la nodul sursă un pachet special - cererea de conectare.

Tabelul de comutare a rețelelor care utilizează canale virtuale este diferit de tabelul de comutare din rețelele de datagrame. Conține intrări care trec doar prin canalele virtuale de comutare și nu toate adresele de destinație posibile, așa cum este cazul în rețelele cu transfer de algoritm de datagramă.

Circuit de comparație comutat și pachet

Cele mai comune tipuri de topologii de rețea:

Rețea liniară. Conține doar două noduri de capăt, orice număr de noduri intermediare și are o singură cale între oricare două noduri.

Rețea de apel. O rețea în care fiecare nod are două și doar două ramuri conectate la el.

Rețea de arbori. O rețea care conține mai mult de două noduri de capăt și cel puțin două noduri intermediare și în care există o singură cale între cele două noduri.

Rețeaua de stele. O rețea în care există un singur nod intermediar.

rețea mesh. O rețea care conține cel puțin două noduri care au două sau mai multe căi între ele.

Rețea complet conectată. O rețea în care există o ramură între oricare două noduri. Cea mai importantă caracteristică a unei rețele de calculatoare este arhitectura acesteia.

Arhitectura rețelei - aceasta este structura implementată a rețelei de transmisie a datelor care o definește topologie, compoziția dispozitivuluiȘi reguli pentru interacțiunea lor online. În cadrul arhitecturii rețelei, sunt luate în considerare problemele de codificare a informațiilor, adresarea și transmiterea acesteia, controlul fluxului de mesaje, controlul erorilor și analiza funcționării rețelei în situații de urgență și când performanța se deteriorează.

Cele mai comune arhitecturi:

• Ethernet(Engleză) eter- difuzare) - rețea de difuzare. Aceasta înseamnă că toate posturile din rețea pot primi toate mesajele. Topologie - liniară sau în formă de stea. Viteza de transfer de date 10 sau 100 Mbit/s.
• Arcnet (Resurse atașate Rețeaua de calculatoare- reţeaua de calculatoare a resurselor conectate) - reţeaua de difuzare. Topologie fizică - arbore. Rata de transfer de date 2,5 Mbit/s.
• Token Ring(rețea de inel de releu, rețea de trecere a simbolurilor) - o rețea de inel în care principiul transmisiei de date se bazează pe faptul că fiecare nod de inel așteaptă sosirea unei secvențe scurte unice de biți - marker- de la un nod anterior adiacent. Sosirea simbolului indică faptul că este posibil să se transmită un mesaj de la acest nod mai departe de-a lungul fluxului. Viteza de transfer de date 4 sau 16 Mbit/s.
• FDDI (Interfață de date distribuite prin fibră) - arhitectură de rețea pentru transmisia de date de mare viteză prin linii de fibră optică. Viteza de transfer - 100 Mbit/sec. Topologie - inel dublu sau mixt (inclusiv subrețele stea sau arbore). Numărul maxim de stații din rețea este de 1000. Cost foarte mare al echipamentului.
• ATM (Mod de transfer asincron) - o arhitectură promițătoare, dar foarte costisitoare, asigură transmiterea datelor digitale, informații video și voce pe aceleași linii. Viteza de transfer de până la 2,5 Gbps. Linii optice de comunicare.

Hardware de rețea de calculatoare.

1. Calculatoare;

2. Dispozitive pentru interfaţarea unui calculator cu un canal de comunicaţie;

3. Canale de comunicare

4. Dispozitive care conectează (comută) canalele de comunicare

5. Dispozitive care conectează rețelele locale.

Dispozitive pentru conectarea unui computer la un canal de comunicare

Pentru a asigura transferul de informații de la computer în mediul de comunicare, este necesară coordonarea semnalelor interfeței interne a computerului cu parametrii semnalelor transmise prin canalele de comunicație.

• Se numește un dispozitiv tehnic care îndeplinește funcțiile de asociere a unui computer cu un canal de comunicare adaptor , sau adaptor de rețea. Un adaptor asigură asocierea cu un computer a unui canal de comunicație.
• Pe lângă adaptoarele cu un singur canal, sunt utilizate dispozitive de interfață multicanal - multiplexoare. Multiplexoarele – Acesta este un dispozitiv pentru conectarea dispozitivelor electronice cu mai multe canale de comunicare.
• Pentru a transmite informații digitale, fluxul de biți trebuie convertit într-un semnal analogic. Și când primiți, efectuați conversia inversă. Astfel de conversii sunt efectuate de modem. Modem – un dispozitiv care modulează și demodulează semnalele informaționale atunci când le transmite de la un computer către un canal de comunicație și când le primește de la un canal de comunicație într-un computer.

Cabluri de rețea

• (coaxiale , format din doi conductori concentrici izolați unul de celălalt, dintre care cel exterior are aspectul unui tub;
• fibra optica ;
• cablurile pornite perechi răsucite format din două fire împletite între ele etc.).

Dispozitive care conectează (schimbă) canalele de comunicare

Cea mai scumpă componentă a aeronavei este canalul de comunicare. Prin urmare, atunci când construiesc rețele de calculatoare, ei încearcă să economisească pe canalele de comunicare prin comutarea mai multor canale de comunicații interne la unul extern. Pentru a efectua funcția de comutare, sunt utilizate dispozitive speciale - hub-uri.

• Huburi (hub-uri) Și hub-uri de comutare (întrerupătoare) extinde capacitățile topologice, funcționale și de viteză ale rețelelor de calculatoare. Un hub cu un set de diferite tipuri de porturi permite combinați segmente de rețea cu diferite sisteme de cabluri . Puteți conecta fie un nod de rețea separat, fie un alt hub sau un segment de cablu la portul hub.
• Într-un LAN în care mediul de transmisie este un cablu de lungime limitată, sunt folosite dispozitive speciale - repetoare - pentru a mări lungimea rețelei. Repetitor – un dispozitiv care asigura pastrarea formei si amplitudinii semnalului la transmiterea acestuia pe o distanta mai mare decat cea asigurata de acest tip de mediu fizic de transmisie. Un repetor local conectează fragmente de rețea de până la 50 m, iar un repetor de la distanță – până la 2000 m.

conexiuni LAN

Pentru a conecta rețelele locale, sunt utilizate următoarele dispozitive, care diferă ca scop și capabilități:

· Pod (Engleză) Pod) - conectează două rețele locale. Transferă date între rețele sub formă de pachet, fără a le aduce modificări. podurile pot pachete de filtrare, protejând întreaga rețea de fluxurile locale de date și permițând trecerea numai a datelor care sunt destinate altor segmente de rețea.

· Router (Engleză) Router) conectează rețelele cu un protocol comun mai eficient decât o punte. Permite, de exemplu, ca mesajele mari să fie împărțite în bucăți mai mici, asigurând astfel interacțiunea rețelelor locale cu diferite dimensiuni de pachet.

Un router poate redirecționa pachete către o anumită adresă (punturile filtrează numai pachetele inutile), poate alege cea mai bună cale pe care să o ia pachetul și multe altele. Cu cât rețeaua este mai complexă și mai mare, cu atât sunt mai mari beneficiile utilizării routerelor.

· Router pod (Engleză) Brouter) este un hibrid bridge/router care încearcă mai întâi rutarea acolo unde este posibil și apoi trece la modul bridge dacă aceasta eșuează.

· Poarta de acces (Engleză) Gateway), spre deosebire de un bridge, este utilizat în cazurile în care rețelele conectate au diverse protocoale de rețea . Un mesaj de la o rețea care ajunge la gateway este convertit într-un alt mesaj care îndeplinește cerințele următoarei rețele. Astfel, gateway-urile nu conectează pur și simplu rețele, ci le permit să funcționeze ca o singură rețea.

Protocoale de rețea

Secțiunile individuale ale Internetului sunt rețele cu arhitecturi diferite care comunică între ele folosind routere. Datele transmise sunt împărțite în bucăți mici numite pachete. Fiecare pachet călătorește prin rețea independent de celelalte pachete.

A trece peste incompatibilitatea interfeței calculatoarele individuale dezvoltă standarde speciale numite protocoale de comunicare.

Protocol de comunicare este un set convenit de reguli specifice pentru schimbul de informații între diferite dispozitive de transfer de date. Există protocoale pentru viteza de transmisie, formate de date, controlul erorilor etc.

Rețelele de pe Internet sunt comutate nelimitat (adică comunică) între ele, deoarece toate computerele implicate în transferul de date utilizează un singur protocol de comunicație, TCP/IP (a se citi „TCP/IP”).

TCP/IP este de fapt două protocoale diferite care definesc aspecte diferite ale transmisiei de date într-o rețea:

• TCP (Transmission Control Protocol) - un protocol de control al transmisiei de date care utilizează retransmiterea automată a pachetelor care conțin erori; acest protocol este responsabil pentru împărțirea informațiilor transmise în pachete și restaurarea corectă a informațiilor din pachetele destinatarului;
• IP (Internet Protocol) este un protocol de interconectare responsabil pentru adresarea și permiterea unui pachet să treacă prin mai multe rețele în drum spre destinația sa finală.

Schema de transmitere a informațiilor prin protocolul TCP/IP este următoarea: protocolul TCP descompune informațiile în pachete și numerotează toate pachetele; apoi, folosind protocolul IP, toate pachetele sunt transmise destinatarului, unde, folosind protocolul TCP, se verifică dacă toate pachetele au fost primite; După primirea tuturor pachetelor, protocolul TCP le plasează în ordinea corectă și le colectează într-un singur întreg.

Mai sus, am discutat cu dumneavoastră că Internetul este format dintr-un număr mare de computere, dintre care unele se pot conecta doar temporar, în timp ce altele au o adresă IP de rețea permanentă (gazdă). Diferența dintre Rețea și World Wide Web este că punctul de plecare este luat doar de cel pe care este instalat un program special pentru a susține serverul WWW. Cel mai adesea, un astfel de computer este numit „server”.

Cum își găsește un pachet destinatarul??

Fiecare computer conectat la Internet are două adrese unice echivalente: o adresă IP digitală și o adresă de domeniu simbolică. Atribuirea adreselor se face după următoarea schemă: organizația internațională Network Information Center emite grupuri de adrese proprietarilor de rețele locale, iar aceștia din urmă distribuie adrese specifice la discreția lor.

Adresa IP a unui computer are o lungime de 4 octeți. De obicei, primul și al doilea octet definesc adresa de rețea, al treilea octet definește adresa de subrețea, iar al patrulea octet definește adresa computerului de pe subrețea. Pentru comoditate, adresa IP este scrisă ca patru numere cu valori de la 0 la 255, separate prin puncte, de exemplu: 145.37.5.150. Adresa de retea - 145.37; adresa de subrețea - 5; adresa computerului din subrețea este 150.

Internet

Pentru a asigura transferul de informații de la computer în mediul de comunicare, este necesară coordonarea semnalelor interfeței interne a computerului cu parametrii semnalelor transmise prin canalele de comunicație. În acest caz, trebuie efectuate atât potrivirea fizică (forma, amplitudinea și durata semnalului), cât și potrivirea codului.

Sunt numite dispozitive tehnice care îndeplinesc funcțiile de interfață a unui computer cu canale de comunicație adanteri sau adaptoare de rețea. Un adaptor asigură asocierea cu un computer a unui canal de comunicație.

Pe lângă adaptoarele cu un singur canal, sunt utilizate și dispozitive cu mai multe canale - multiplexoare de transmisie de date sau pur și simplu multiplexoare.

Multiplexor de transmisie de date– un dispozitiv pentru interfața unui computer cu mai multe canale de comunicație.

Multiplexoarele de transmisie de date au fost utilizate în sistemele de teleprocesare - primul pas către crearea rețelelor de calculatoare. Mai târziu, odată cu apariția rețelelor cu configurații complexe și a unui număr mare de sisteme de abonați, au început să fie utilizate procesoare de comunicații speciale pentru implementarea funcțiilor de interfață.

După cum am menționat mai devreme, pentru a transmite informații digitale pe un canal de comunicație, este necesar să convertiți un flux de biți în semnale analogice și, atunci când primiți informații de la un canal de comunicație către un computer, efectuați acțiunea opusă - convertiți semnalele analogice într-un flux de biți pe care computerul îi poate procesa. Astfel de transformări sunt efectuate de un dispozitiv special - modem.

Modem– un dispozitiv care modulează și demodulează semnalele informaționale atunci când le transmite de la un computer către un canal de comunicație și când le primește de la un canal de comunicație într-un computer.

Cea mai scumpă componentă a unei rețele de calculatoare este canalul de comunicare. Prin urmare, atunci când construiesc o serie de rețele de calculatoare, ei încearcă să economisească pe canale de comunicație prin comutarea mai multor canale de comunicație interne la unul extern. Pentru a efectua funcții de comutare, se folosesc dispozitive speciale - hub-uri.

Hub– un dispozitiv care comută mai multe canale de comunicație într-unul prin divizare în frecvență.

Într-o rețea LAN, unde mediul fizic de transmisie este un cablu de lungime limitată, se folosesc dispozitive speciale pentru a crește lungimea rețelei - repetoare.

Repetitor– un dispozitiv care asigura pastrarea formei si amplitudinii semnalului la transmiterea acestuia pe o distanta mai mare decat cea asigurata de acest tip de mediu fizic de transmisie.

Există repetoare locale și la distanță. Local repetoarele vă permit să conectați fragmente de rețea situate la o distanță de până la 50 m și la distanta– până la 2000 m.

Enumerați și definiți caracteristicile unei rețele de comunicații (viteza de transfer de date, capacitatea canalului de comunicație etc.). De ce ar putea debitul să fie mai mic decât rata de transfer de date? Pentru ce sunt folosiți biții de serviciu? Care este fiabilitatea informațiilor transmise?

Pentru a evalua calitatea unei rețele de comunicații, puteți utiliza următoarele caracteristici:

§ viteza de transmisie a datelor pe canalul de comunicatie;

§ capacitatea canalului de comunicare;

§ fiabilitatea transferului de informatii;

§ fiabilitatea canalului de comunicaţie şi a modemurilor.

Rata de transfer de date pe un canal de comunicație se măsoară prin numărul de biți de informație transmis pe unitatea de timp - o secundă.

Tine minte! Unitatea de măsură a vitezei de transfer de date este biți pe secundă.

Notă. Unitatea de măsură folosită în mod obișnuit de viteză este baud. Baud este numărul de schimbări de stare ale mediului de transmisie pe secundă. Deoarece fiecare schimbare de stare poate corespunde mai multor biți de date, rata efectivă de biți pe secundă poate fi mai mare decât viteza de transmisie.

Viteza de transfer de date depinde de tipul și calitatea canalului de comunicație, de tipul de modemuri utilizate și de metoda de sincronizare adoptată.

Astfel, pentru modemurile asincrone și un canal de comunicație telefonică, intervalul de viteză este de 300 - 9600 bps, iar pentru modemurile sincrone - 1200 - 19200 bps.

Pentru utilizatorii rețelelor de calculatoare, ceea ce contează nu sunt biții abstracti pe secundă, ci informațiile, a căror unitate de măsură sunt octeții sau caracterele. Prin urmare, o caracteristică mai convenabilă a unui canal este sa debit, care este estimată prin numărul de caractere transmise pe canal pe unitatea de timp – o secundă. În acest caz, toate caracterele de serviciu sunt incluse în mesaj. Debitul teoretic este determinat de rata de transfer de date. Debitul real depinde de o serie de factori, inclusiv metoda de transmisie, calitatea canalului de comunicație, condițiile de funcționare ale acestuia și structura mesajului.

Tine minte! Unitatea de măsură pentru capacitatea canalului de comunicație este cifra pe secundă.

O caracteristică esențială a oricărui sistem de comunicare în rețea este fiabilitate informatiile transmise. Întrucât pe baza prelucrării informațiilor despre starea obiectului de control, se iau decizii cu privire la unul sau altul curs al procesului, soarta obiectului poate depinde în cele din urmă de fiabilitatea informațiilor. Fiabilitatea transmiterii informațiilor este evaluată ca raportul dintre numărul de caractere transmise eronat și numărul total de caractere transmise. Nivelul necesar de fiabilitate trebuie asigurat atât de echipament, cât și de canalul de comunicație. Este improprie utilizarea echipamentelor scumpe dacă canalul de comunicație nu îndeplinește cerințele necesare privind nivelul de fiabilitate.

Tine minte! Unitatea de măsură a fiabilității: numărul de erori per semn - erori/semn.

Pentru rețelele de calculatoare, acest indicator ar trebui să fie în intervalul 10 -6 –10 -7 erori/semn, de exemplu. Este permisă o eroare la fiecare milion de caractere transmise sau la zece milioane de caractere transmise.

In cele din urma, fiabilitate sistemul de comunicații este determinat fie de proporția de timp în stare bună în timpul total de funcționare, fie de timpul mediu dintre defecțiuni. A doua caracteristică vă permite să evaluați mai eficient fiabilitatea sistemului.

Tine minte! Unitate de măsurare a fiabilității: timp mediu între defecțiuni – oră.

Pentru rețelele de calculatoare, timpul mediu dintre defecțiuni trebuie să fie destul de mare și să se ridice la cel puțin câteva mii de ore.

Ce este transmisia digitală de date (bandă îngustă)? Ce este transmisia de date în bandă largă (analogică)? Care sunt avantajele și dezavantajele fiecăruia? Ce este un adaptor? Care sunt modalitățile de transmitere a informațiilor digitale pe un canal analogic? Enumerați diferitele tipuri de modulație și explicați fiecare dintre ele (cu imagini explicative și exemple).

Există 2 tehnologii principale de transmisie a datelor:

transmisie în bandă largă (analogică)

transmisie în bandă îngustă (pentru semnale digitale)

Transmisia în bandă largă se bazează pe utilizarea undelor în continuă schimbare pentru a transporta informații pe un canal de comunicație. Ele sunt de obicei reprezentate ca o funcție sinusoidală și, prin urmare, sunt numite undă sinusoidală.

Poate fi descris prin următorii parametri:

frecvență - reprezintă o secvență de tranziții care alcătuiesc un ciclu (punctul de mijloc, extremul superior, punctul de mijloc, extremul inferior, punctul de mijloc). Numărul de astfel de cicluri într-o secundă se numește frecvența undei sinusoidale. Măsurat în cicluri pe secundă sau hertzi.

amplitudine - reprezintă distanța relativă dintre extremele undei.

faza unei singure unde sinusoidale este măsurată în raport cu o altă undă sinusoidală (referința) și este exprimată ca deplasarea unghiulară dintre cele două unde. Expresia „două unde sinusoidale sunt defazate la 180 de grade” înseamnă că în același moment una dintre unde atinge extremul maxim, iar cealaltă atinge minimul.

Transmisie în bandă îngustă:

codificare polară. Bazat pe utilizarea stărilor discrete ale unui canal de comunicare pentru a transmite informații prin intermediul acestuia. Aceste stări discrete sunt de obicei reprezentate ca un fel de impulsuri (de obicei tensiuni) și sunt numite undă pătrată. Au fost dezvoltate multe reprezentare a semnalului digital sau scheme de codare digitală. Unul digital este reprezentat de o tensiune de +12V, iar un zero digital este reprezentat de o tensiune de -12V.

codificare unipolară.

codificare bipolară (revenire la zero). Zerourile digitale sunt reprezentate de absența tensiunii, iar cele digitale sunt reprezentate de impulsuri de 3 volți generatoare de semne.

Codare potențială - nivelul semnalului în anumite momente este informativ.

Codarea fluxului - prezența sau absența curentului în linie este informativă.

Rețelele folosesc codificare potențială.

Dacă datele digitale trebuie transmise printr-o linie de transmisie analogică, este necesar un mecanism care să reprezinte datele digitale sub forma unei undă sinusoidală pentru a indica prezența unor și zerouri.

Dacă se efectuează manipularea amplitudinii, atunci este modularea amplitudinii.

Frecvență - modulație de frecvență.

Faza - modulație de fază.

Curentul alternativ este utilizat pentru transmiterea datelor, în special prin linii telefonice. Un semnal continuu la o frecvență între 1000 și 2000 Hz se numește frecvență purtătoare a undei sinusoidale.

Amplitudinea, frecvența și faza purtătorului pot fi modificate (modulate) pentru a transmite informații.

Cu modularea în amplitudine, sunt utilizate 2 amplitudini de semnal diferite, corespunzătoare valorilor 0 și 1 (Fig. B. Amplitudinea este fie zero, fie diferită de zero).

Modulația de frecvență utilizează mai multe frecvențe diferite pentru a transmite un semnal digital (Figura B).

În modulația de fază cea mai simplă, se aplică o schimbare de fază a frecvenței purtătoare cu 180 de grade la anumite intervale de timp (Fig. D). Cele două stări sunt codificate prin prezența sau absența unei schimbări de fază la limita fiecărui bit.

Un dispozitiv care primește un flux de biți serial și îl convertește într-un semnal de ieșire modulat prin una sau mai multe dintre metodele de mai sus și care efectuează, de asemenea, conversii inverse, se numește modem. Instalat între un computer digital și o linie telefonică analogică. Toate modemurile bune folosesc o combinație de tehnici de modulare a semnalului pentru a transmite numărul maxim de biți.

Comparație între transmisia semnalului în bandă largă și în bandă îngustă.

Linie telefonică - linie de comunicare în bandă largă.

Linia T1 este un canal în bandă îngustă.

În consecință, informațiile transmise pot fi atât analogice, cât și digitale.

Există 2 tipuri de echipamente:

DTE - echipament terminal.

DCE - echipamente de telecomunicatii.

DTE generează informații sub formă de date care pot fi transmise printr-un canal de comunicație. Poate fi digital și analogic.

DCE primește date de la DTE în formatul său și le convertește într-un format compatibil cu legătura de comunicație existentă.

Schema de codare:

Figura prezintă o matrice de 4 elemente. Coloanele definesc natura legăturilor de comunicație, iar rândurile definesc tipul de informații generate de dispozitivul DTE.

cadranul eu. Informațiile în formă analogică trebuie transmise printr-un canal de bandă largă (vorbire transmisă pe o linie telefonică (semnal audio (DTE) -> microfon (DCE) -> semnal analogic)).

cadranul II. Informațiile digitale trebuie transmise pe un canal analog. Schema de conversie: PC (DTE) -> modem (DCE) -> canal analogic.

cadranul III. Fluxul de informații analogice trebuie transmis printr-un canal digital. Informații video (DTE) -> codec (DCE) -> linie digitală T1.

cadranul IV. Informațiile digitale trebuie transmise pe o linie digitală. Se face o conversie din schema de codificare a semnalului utilizată de DTE în schema utilizată de legătură.

De exemplu, RS-232 (port COM) utilizează o schemă de codificare a semnalului polar, iar canalul de comunicație utilizează codificarea BPRZ, care este diferită de cea anterioară. DCE care efectuează această conversie se numește Channel and Data Service Unit (CSU/DSU).

Echipamentele DCE joacă un rol important în implementarea stratului fizic. Folosind diferite tipuri de funcții DCE, orice informație (analogică sau digitală) poate fi pusă într-o formă compatibilă cu orice canal de comunicație (bandă îngustă sau bandă largă).

Modulația (lat. modulatio - dimension, dimension) este procesul de modificare a unuia sau mai multor parametri ai unei oscilații modulate de înaltă frecvență conform legii unui mesaj (semnal) informațional de joasă frecvență. Ca rezultat, spectrul semnalului de control este transferat în regiunea de înaltă frecvență, deoarece pentru o difuzare eficientă în spațiu este necesar ca toate dispozitivele de recepție și transmisie să funcționeze la frecvențe diferite și să nu „interfere” unele cu altele. Acesta este procesul de „aterizare” a unei oscilații de informații pe un purtător cunoscut a priori. Informația transmisă este conținută în semnalul de control. Rolul de purtător de informații este îndeplinit de o oscilație de înaltă frecvență numită undă purtătoare. Ca purtător pot fi folosite oscilații de diferite forme (dreptunghiulare, triunghiulare etc.), dar cel mai des sunt folosite oscilațiile armonice. În funcție de care dintre parametrii oscilației purtătorului se modifică, se distinge tipul de modulație (amplitudine, frecvență, fază etc.). Modulația cu un semnal discret se numește modulație digitală sau keying.

Modulație analogică

Modulația de amplitudine (AM)

Modulație de amplitudine cu o singură bandă laterală (SSB - single sideband AM)

Modulație de amplitudine echilibrată (BAM) - AM cu suprimare a purtătorului

Modulație în cuadratura (QAM)

Modularea unghiului

Modulație de frecvență (FM)

Modulația liniară a frecvenței (chirp)

Modulația de fază (PM)

Signal Code Modulation (SCM), în versiunea în limba engleză Signal Code Modulation (SCM)

Modulație sigma-delta (∑Δ)

Modulație digitală

Modularea pulsului

Modulare cod de impuls (PCM sau Modulare cod de impuls)

Modularea lățimii impulsului (PWM)

Modularea amplitudinii pulsului (PAM)

Modularea frecvenței impulsurilor (PFM)

Modularea fază a impulsului (PPM)

Prelegerea nr. 8

Caracteristicile canalelor de informare

Un canal de informare poate fi caracterizat și prin trei parametri corespunzători: timpul de utilizare a canalului T k, lățimea de bandă a frecvențelor transmise de canalFk, și intervalul dinamic al canaluluiDkcaracterizându-i capacitatea de a transmite diferite niveluri de semnal.

Se numește cantitatea capacitate canal.

Transmiterea nedistorsionată a semnalelor este posibilă numai dacă volumul semnalului „se încadrează” în capacitatea canalului.

În consecință, condiția generală de potrivire a semnalului cu canalul de transmitere a informațiilor este determinată de relație

Totuși, relația exprimă o condiție necesară, dar nu suficientă pentru potrivirea semnalului cu canalul. O condiție suficientă este acordul asupra tuturor parametrilor:

Pentru un canal de informare se folosesc următoarele concepte: viteza de intrare a informațiilor, viteza de transmitere a informațiilor și capacitatea canalului.

Sub viteza de introducere a informațiilor (fluxul de informații) eu ( X ) înțelegeți cantitatea medie de informații introduse dintr-o sursă de mesaj într-un canal de informații pe unitatea de timp. Această caracteristică a sursei mesajului este determinată doar de proprietățile statistice ale mesajelor.

Rata de transfer de informații eu ( Z , Y ) – cantitatea medie de informații transmise pe un canal pe unitatea de timp. Depinde de proprietățile statistice ale semnalului transmis și de proprietățile canalului.

Lățimea de bandă C – cea mai mare rată de transmitere a informațiilor realizabilă teoretic pentru un canal dat. Aceasta este o caracteristică a canalului și nu depinde de statisticile semnalului.

Capacitatea canalului de informare este determinată de doi parametri: adâncimea de biți și frecvența. Este proporțional cu produsul lor.

Adâncime de biți este cantitatea maximă de informații care poate fi plasată simultan într-un canal.

Frecvență arată de câte ori pot fi plasate informații într-un canal într-o unitate de timp.

Capacitatea canalului de mail este enormă. Astfel, atunci când trimiteți, de exemplu, un disc laser prin poștă, puteți plasa simultan mai mult de 600 MB de informații în canal. În același timp, frecvența canalului de e-mail este foarte scăzută - corespondența este eliminată din cutii de cel mult cinci ori pe zi.

Canalul de informații telefonice este pe un bit: în același timp, poate fi trimisă fie o unitate (curent, impuls), fie un zero de-a lungul firului telefonic. Frecvența acestui canal poate ajunge la zeci și sute de mii de cicluri pe secundă. Această proprietate a rețelei telefonice îi permite să fie utilizat pentru comunicarea între computere.

Pentru a utiliza cel mai eficient canalul de informații, este necesar să se ia măsuri pentru a se asigura că viteza de transmitere a informațiilor este cât mai apropiată de capacitatea canalului. În același timp, viteza de intrare a informațiilor nu trebuie să depășească capacitatea canalului, altfel nu toate informațiile vor fi transmise pe canal.

Aceasta este condiția principală pentru coordonarea dinamică a sursei mesajului și a canalului de informare.

Una dintre principalele probleme în teoria transmisiei informației este determinarea dependenței vitezei și capacității de transmitere a informațiilor de parametrii canalului și de caracteristicile semnalelor și interferențelor. Aceste întrebări au fost mai întâi studiate profund de K. Shannon.

1. Metode pentru creșterea imunității la zgomot

Baza tuturor metodelor de creștere a imunității la zgomot a sistemelor informaționale este utilizarea anumitor diferențe între semnalul util și interferența. Prin urmare, pentru a combate interferența, sunt necesare informații a priori despre proprietățile interferenței și ale semnalului.

În prezent, sunt cunoscute un număr mare de modalități de creștere a imunității la zgomot a sistemelor. Este convenabil să împărțiți aceste metode în două grupuri.

eugrup – pe baza alegerii metodei de transmitere a mesajului.

IIgrup – asociat cu construcția de receptoare rezistente la zgomot.

O modalitate simplă și aplicabilă de a crește imunitatea la zgomot este creșterea raportului semnal-zgomot prin creșterea puterii emițătorului. Dar această metodă poate să nu fie profitabilă din punct de vedere economic, deoarece este asociată cu o creștere semnificativă a complexității și a costului echipamentului. În plus, o creștere a puterii de transmisie este însoțită de o creștere a efectului de interferență al unui anumit canal asupra altora.

O modalitate importantă de a crește imunitatea la zgomot a transmisiei continue a semnalului este alegerea rațională a tipului de modulație semnale. Prin utilizarea unor tipuri de modulație care asigură o extindere semnificativă a benzii de frecvență a semnalului, este posibil să se obțină o creștere semnificativă a imunității la zgomot de transmisie.

O modalitate radicală de a crește imunitatea la zgomot a transmisiei de semnal discret este utilizarea coduri speciale anti-blocare . În acest caz, există două moduri de a crește imunitatea la zgomot a codurilor:

1. Selectarea metodelor de transmisie care oferă o probabilitate mai mică de corupție a codului;

2. Creșterea proprietăților corective ale combinațiilor de coduri. Această cale este asociată cu utilizarea codurilor care fac posibilă detectarea și eliminarea distorsiunilor în combinațiile de coduri. Această metodă de codare este asociată cu introducerea de simboluri suplimentare, redundante în cod, care este însoțită de o creștere a timpului de transmisie sau a frecvenței de transmisie a simbolurilor de cod.

Imunitatea crescută la zgomot de transmisie poate fi realizată și prin retransmiterea aceluiași mesaj. În partea de primire, mesajele primite sunt comparate și cele cu cel mai mare număr de potriviri sunt acceptate ca adevărate. Pentru a elimina incertitudinea la procesarea informațiilor primite și pentru a asigura selecția după criteriul majoritar, mesajul trebuie repetat de cel puțin trei ori. Această metodă de creștere a imunității la zgomot este asociată cu creșterea timpului de transmisie.

Sistemele cu transmitere repetată a informațiilor discrete sunt împărțite în sisteme cu însumare de grup, în care compararea se face prin combinații de cod, și sisteme cu însumare caracter cu caracter, în care compararea se realizează prin simboluri ale combinațiilor de cod. Scanarea caracter cu caracter este mai eficientă decât verificarea de grup.

Un tip de sistem în care imunitate sporită la zgomot se realizează prin creșterea timpului de transmisie sunt sistemele de feedback. Dacă există distorsiuni în mesajele transmise, informațiile care sosesc prin canalul invers asigură repetarea transmisiei. Prezența unui canal de întoarcere duce la complicarea sistemului. Totuși, spre deosebire de sistemele cu repetiție de transmisie, în sistemele cu transmisie de feedback repetiția va avea loc numai dacă sunt detectate distorsiuni în semnalul transmis, adică. redundanța pare să fie mai puțin în general.

Recepție rezistentă la zgomot constă în utilizarea redundanței, precum și a informațiilor a priori despre semnale și interferențe, pentru a rezolva problema recepției într-un mod optim: detectarea unui semnal, distingerea semnalelor sau restabilirea mesajelor. În prezent, aparatul teoriei deciziei statistice este utilizat pe scară largă pentru a sintetiza receptori optimi.

Erorile receptorului scad pe măsură ce raportul semnal-zgomot la intrarea receptorului crește. În acest sens, semnalul primit este adesea preprocesat pentru a crește raportul dintre componenta utilă și interferența. Astfel de metode de preprocesare a semnalului includ metoda SHOW (o combinație între un amplificator de bandă largă, un limitator și un amplificator de bandă îngustă), selecția semnalului după durată, metoda de compensare a interferenței, metoda de filtrare, metoda de corelare, metoda de acumulare etc.

2. Mijloace tehnice moderne de schimb de date și echipamente de formare a canalelor

Receptorul poate fi un computer, terminal sau un fel de dispozitiv digital.

Pentru a asigura transferul de informații de la computer la comunicare

Acesta poate fi un fișier de bază de date, un tabel, un răspuns la o interogare, text sau o imagine.

Pentru a transmite mesaje în rețelele de calculatoare sunt utilizate diferite tipuri de canale de comunicare. Cele mai comune sunt canalele telefonice dedicate și canalele speciale pentru transmiterea informațiilor digitale. De asemenea, sunt utilizate canale radio și canale de comunicație prin satelit.

Rețelele LAN se deosebesc în acest sens, unde firele perechi răsucite, cablul coaxial și cablul de fibră optică sunt folosite ca mediu de transmisie.

Pentru a asigura transferul de informații de la computer în mediul de comunicare, este necesară coordonarea semnalelor interfeței interne a computerului cu parametrii semnalelor transmise prin canalele de comunicație. În acest caz, trebuie efectuate atât potrivirea fizică (forma, amplitudinea și durata semnalului), cât și potrivirea codului.

Sunt numite dispozitive tehnice care îndeplinesc funcțiile de interfață a unui computer cu canale de comunicație adaptoare sau adaptoare de rețea. Un adaptor asigură asocierea cu un computer a unui canal de comunicație. Pe lângă adaptoarele cu un singur canal, sunt utilizate și dispozitive cu mai multe canale - multiplexoare de transmisie de date sau pur și simplu multiplexoare.

Multiplexor de transmisie de date – un dispozitiv pentru interfața unui computer cu mai multe canale de comunicație.

Multiplexoarele de transmisie de date au fost utilizate în sistemele de teleprocesare - primul pas către crearea rețelelor de calculatoare. Mai târziu, odată cu apariția rețelelor cu configurații complexe și a unui număr mare de sisteme de abonați, au început să fie utilizate procesoare de comunicații speciale pentru implementarea funcțiilor de interfață.

După cum am menționat mai devreme, pentru a transmite informații digitale pe un canal de comunicație, este necesar să convertiți un flux de biți în canale analogice și, atunci când primiți informații de la un canal de comunicație într-un computer, efectuați acțiunea opusă - convertiți semnalele analogice într-un flux de biți pe care computerul îi poate procesa. Astfel de transformări sunt efectuate de un dispozitiv special - modem.

Modem– un dispozitiv care efectuează modularea și demodularea semnalelor informaționale atunci când le transmite de la un computer către un canal de comunicație și când le primește într-un computer de la un canal de comunicație.

Cea mai scumpă componentă a unei rețele de calculatoare este canalul de comunicare. Prin urmare, atunci când construiesc o serie de rețele de calculatoare, ei încearcă să economisească pe canale de comunicație prin comutarea mai multor canale de comunicație interne la unul extern. Pentru a efectua funcții de comutare, se folosesc dispozitive speciale - hub-uri.

Hub– un dispozitiv care comută mai multe canale de comunicație într-unul prin divizare în frecvență.

Într-o rețea LAN, unde mediul fizic de transmisie este un cablu de lungime limitată, se folosesc dispozitive speciale pentru a crește lungimea rețelei - repetoare.

Repetitor– un dispozitiv care asigura pastrarea formei si amplitudinii semnalului la transmiterea acestuia pe o distanta mai mare decat cea asigurata de acest tip de mediu fizic de transmisie.

Există repetoare locale și la distanță. Local repetoarele vă permit să conectați fragmente de rețea situate la o distanță de până la 50 m și la distanta– până la 2000 m.