Обчислювальні машини, системи і мережі телекомунікацій (лекція 1 )

Зміст

Введення ...................................... ..............................< br>................................................. 4
Тема 1. Загальна характеристика інформаційно-обчислювальнихмереж ............... 5
Тема 2. Загальна характеристика локально-обчислювальнихмереж ......................... 11
Тема 3. Технічні засоби реалізації канального та фізичного рівнів
ЛВС ................................................. ........................< br>................................................. 21
Тема 4. Програмні засоби підтримки сеансового, транспортного та мережевогорівнів локальнихмереж ................................................. ......................< br>.................. 28
Тема 5. Регіональні та глобальнімережі ................................................. .............. 34
Тема 6. Області застосування регіональних і глобальнихмереж .......................... 46
Тема 7. Вибірмережі ................................................. .......................< br>.......................... 53
Тема 8. Надійність і безпека в
ЛВС ................................................. ........... 61

Введення

Необхідність вивчення студентами економічної спеціальності
"Інформаційні системи в економіці" основ інформаційно-обчислювальнихмереж (ІТТ) пояснюється місцем, яке займають ІТТ в інформатизаціїсучасного суспільства. Інформаційне забезпечення фірм, акціонернихтовариств, ВНЗ, банків базується на локальних мережах, які пов'язані міжсобою в регіональні і глобальні мережі.

Предметом дисципліни "Обчислювальні мережі і системи телекомунікацій"є виклад основ побудови, вибору і забезпечення надійностіінформаційно-обчислювальних мереж. У пропонованому посібнику зроблено акцент наособливості використання сучасних технічних і програмних засобів припобудові локальних і глобальних мереж. Певне місце в посібникувідведено методиці вибору Локальною мережі. Особливостям забезпеченнянадійності локальних мереж присвячено спеціальну лекція.

Викладений у посібнику навчальний матеріал базується на рішеннях комітетузі стандартизації IEEE, Міжнародної організації стандартів,
Міжнародного консультативного комітету з телеграфії і телефонії і кращихприкладах побудови локальних мереж.

Навчальний посібник призначений для студентів економічних вузів,слухачів курсів підготовки та підвищення кваліфікації фахівців угалузі інформаційних систем і практичних працівників.

Тема 1. Загальна характеристика інформаційно-обчислювальних мереж

Питання:

1. Історія розвитку інформаційно-обчислювальних мереж (ІВ С).

2. Класифікація ІТТ та їх систем.

3. Вимоги до ІТТ та засоби їх реалізації.

1 питання.

Значне підвищення ефективності ЕОМ може бути досягнутооб'єднанням їх в обчислювальні мережі (НД). Під НД ми будемо розуміти будь-якебезліч ЕОМ, пов'язаних між собою засобами передачі даних (засобамителекомунікацій). Розвиток нд пов'язано як з розвитком власне ЕОМ,що входять до складу мережі, так і з розвитком засобів телекомунікацій.

Роботи зі створення НД почалися ще в 60-х роках. Прообразом нд з'явилисясистеми телеобробки даних (СТД), побудовані на базі великих (а пізніше імініЕВМ). Як засоби передачі даних використовувалася існуючателефонна мережа. Структура СТД представлена на рис. 1.1. СТД складається з:абонентських пунктів (АП); модемів, мультиплексора передачі даних (МПД) і
ЕОМ. Телефонна мережа орієнтована на передачу мовної (аналогової)інформації, тому одні з елементів мережі з'явилися досить повільніаналогові комутатори.

Рис. 1.1. Структура системи телеобробки.

Основним недоліком СТД є невисока швидкодія (9600біт/с, реально 2400 біт/с). Тому одним з напрямків вдосконалення
СТД є розробка цифрових телефонних комутаторів. Аналогову мовапри цьому пропонувалося переводити в дискретну форму.

Другим істотним недоліком СТД є можливість передачіданих по каналу зв'язку в один і той самий момент часу тільки з одногошвидкістю. Цей недолік був подоланий використанням вперше в 70-хроках у США комунікацій кабельного телебачення, що дозволяють вестиширокосмугову передачу (ШП). ШП дозволяє по одному кабелю вести передачуданих одночасно з різними швидкостями.

Третім напрямком переходу до мереж була розробка високошвидкіснихшин для забезпечення взаємодії декількох великих ЕОМ.

Четвертим напрямком розвитку ІТТ була реалізація розподіленоїобробки даних. Для цього в середині 70-х років з'явилися технічнізасоби та програмне забезпечення, що дозволяють зв'язати ЕОМ у вигляді кільцяабо шини.

У 80-х роках з'явилися мікроЕОМ. Істотно не відрізняючись від великих імініЕВМ по швидкості обробки інформації та обсягом ОП, мiкроЕОМ мали надесятки разів меншу зовнішню пам'ять. Тому 5-им напрямком створення ІТТбула розробка спеціальних дискових мультиплексорів.

Рис. 1.2. Напрямок розвиткумереж.

До середини 80-х років усі зазначені тенденції розвитку мереж стализближуватися, що привело до розробки сучасних інформаційних мереж (рис.
1.2).

2 питання.

Загальна структура ІТТ представлена на рис.1.3. Основними компонентамимережі є:

1. канали;

2. системи: абонентська (АБС) та асоціативна (АСС);

3. мережа передачі даних.
Рис.1.3. Структура ІТТ.

Є істотні відмінності у функціональному призначенні абонентських таасоціативних систем, класифікація яких представлена на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Класифікація систем мережі.

Залежно від виконуваних функцій асоціативні системиподіляються на два види: міжмережеві і мережні.

Асоціативна система, призначена для забезпечення взаємодіїдвох або більше ІТТ, називається міжмережевий (на рис. 1.3 це система АсС5).
Асоціативна система, яка пов'язує абонентські системи всередині однієїмережі, отримала назву мережевий.

Абонентські системи в залежності від виконуваних функційподіляються на 4 види: робочі, термінальні, змішані,адміністративні.

Робоча система призначена для надання користувачуінформаційно-обчислювальних ресурсів: банку даних, результатів обробкизавдань з підсистем АСУ і т.д.

Термінальна система надає абонентам (користувачам) ІТТ черезодин або декілька терміналів інформаційно-обчислювальні ресурси робочихсистем. Часто функції робочої та термінальної систем суміщені.

Система, на яку покладаються функції управління всією або який -якою частиною ІТТ, називається адміністративною.

Змішаної система називається в тому випадку, якщо вона виконує функціїдвох, а іноді навіть трьох, розглянутих вище видів абонентських систем.
Рис. 1.5. Класифікація ІТТ поїх протяжності.

Крім класифікації систем мережі є і поділ самих мереж.
Основною ознакою їх відмінності є класифікація ІТТ за їх розмірами. Узалежно від протяжності ІТТ прийнято ділити на три види: локальні,регіональні та глобальні (рис. 1.5).

Локальною називається мережа, абоненти якої знаходяться на невеликійвідстані один від одного. Звичайно локальні мережі охоплюють одне абокілька розташованих поряд будівель. Саме на базі локальної ІТТрозробляються сучасні АСУ фірми, банку, ВУЗу, і т.д.

Регіональна мережа пов'язує абонентів, розташованих на значній
(від 10 до 1000 км) відстані один від одного. Вона може включати абонентівміста, району, області і навіть невеликої країни.

Третім видом є глобальна ІТТ, яка об'єднує абонентів,розташованих на території великої країни, різних країн і навітьконтинентів. Побудова цієї мережі можливо за допомогою супутників.

Останнім часом для характеристики ІТТ все частіше стали використовуватипоняття корпоративні мережі. Ці мережі поєднують ряд підприємств однієїфірми, в залежності від взаиморасположения предріятій вони можуть бутирегіональними або глобальними.

3 питання.

Основними вимогами, яким повинна задовольняти організація ІТТ,є наступні:

1. Відкритість - можливість включення додаткових абонентських, асоціативних ЕОМ, а також ліній (каналів) зв'язку без зміни технічних і програмних засобів існуючих компонентів мережі.

Крім того, будь-які дві ЕОМ повинні взаємодіяти між собою, незважаючи на розходження в конструкції , продуктивності, місце виготовлення, функціональне призначення.

1. Гнучкість - збереження працездатності при зміні структури в результаті виходу з ладу ЕОМ або лінії зв'язку.

1. Ефективність - забезпечення необхідної якості обслуговування користувачів при мінімальних витратах.

Для забезпечення відкритості, гнучкості та ефективності ІТТ
Міжнародною організацією стандартів затверджені певні вимоги доорганізації взаємодії між системами мережі. Ці вимоги отрималиназва OSI (Open System Interconnection) - "еталонна модельвзаємодії відкритих систем ". Відповідно до вимог еталонної моделі,кожна система ІТТ повинна здійснювати взаємодію посредствам передачікадру даних, процедура утворення якого представлена на рис. 1.6.
Згідно з рис. 1.6 освіту і передача кадру здійснюється за допомогою 7 --ми послідовних дій, що одержали назву "рівень обробки".

Процес взаємодії між АБС виникає при необхідності передачіприкладною програмою користувача (рівень 7) даних по каналу зв'язку.
Однак, щоб друга АБС могла розібрати ці дані, необхідно вказатиспосіб їх подання. Ця інформація вказується в заголовку процесу,який додається до даних за допомогою спеціальної програми, що реалізуєпредставницький рівень (рівень 6). При отриманні інформації від іншої
АБС, зазначена програма здійснює також перетворення даних до єдиноїформі подання. Дії виконуються програмою на рівнях 6 і 7названі процесом.

Рис. 1.6. Процедура освіти кадру даних у процесівзаємодії АБС.

Сеансовий рівень (рівень 5) призначений для організації сеансівзв'язку на період взаємодії процесів. На цьому рівні за запитамипроцесу створюються порти для прийому передачі повідомлень. Крім того, длявиявлення помилок після передачі даних користувачеві, використовуютьсяперевірочні символи, що додаються до даних користувача (кінцевик процесу).
Дані користувача, забезпечені заголовком і кінцевиків процесу, отрималиназва блоку даних.

Рівень 4 (транспортний) реалізує процедуру сполучення абонентськихсистем з мережею передачі даних. З цією метою спеціальна програма рівня 4додає в передається повідомлення заголовок передачі. Блок даних ззаголовком передачі утворюють фрагмент даних.

Рівень 3 (мережевою) забезпечує передачу даних через мережу.
Управління мережею, що реалізовується на цьому рівні, полягає у виборі маршрутупередачі даних по лініях, що зв'язує вузли мережі. Для цієї мети дофрагментом даних додається заголовок пакета. Фрагмент даних розширюєтьсяі перетворюється на пакет даних.

Рівень 2 (канальний) призначений для забезпечення передачі данихінформаційного (логічного) каналу мережі. З цією метою до пакету данихдодається заголовок кадру, що містить адресу необхідного інформаційногоканалу, і кінцевик кадру з інформацією для перевірки спотворення пакету наприймальній стороні. Пакет даних із заголовком і кінцевиків кадру утворюєкадр даних.

Рівень 1 (фізичний) реалізує управління фізичним каналом зв'язку,що зводиться до підключення і відключення каналу зв'язку і формуваннюсигналів, що представляють передані дані.

Завданням всіх семи рівнів є забезпечення надійноговзаємодії систем мережі. При цьому кожен рівень виконує покладенуна нього завдання. Однак рівні працюють так, щоб у потрібних ситуаціяхпідстраховувати і перевіряти роботу інших рівнів. Так, якщо канальнийрівень випадково пропустить помилку, що з'явилася при передачі інформації, тоїї "зрозуміє" і виправить транспортний рівень і т.д.

Л і т е р а т у р а

1. Флінт Д. Локальні мережі ЕОМ: архітектура, принципи побудови, реалізація. - Москва: фінанси та статистика, 1986.
1. Якубайтіс Е.А. Локальні інформаційно-обчислювальні мережі. - Рига,
Зінатне, 1985.

Питання для самоконтролю

1. Назвіть основні компоненти, достоїнства і недоліки системи телеобробки даних.
1. Які основні відмінності між абонентськими і асоціативними системами?
1. Що таке корпоративні мережі і чим вони відрізняються від локальних і глобальних?
1. Що таке "еталонна модель взаємодії відкритих систем"?
1. За рахунок чого ІТТ, організовані відповідно до вимог еталонної моделі, що забезпечують відкритість, гнучкість і ефективність?

Тема 2. Загальна характеристика локальних мереж

Питання:

1. Класифікація локальних мереж.

1. Поняття тимчасових мереж і мереж з централізованим управлінням.

1. Топологія локальних мереж.

1. Технологія локальних мереж.

1 питання.

Основними характеристиками локальної мережі є:

1. Поділ ресурсів. ЛВС забезпечує колективне використання

(поділ між декількома користувачами) різних периферійних пристроїв: лазерних принтерів, графобудівники і т.д.

1. Поділ даних. ЛВС забезпечує колективне використання загальних баз даних.

1. Поділ програмних засобів. ЛВС забезпечує колективне використання спільних програм.

1. Електронна пошта. ЛВС забезпечує обмін інформацією між АБС мережі.

Існує велика різноманітність ЛОМ, які можна об'єднати вкілька груп згідно з наступними критеріями:

4. спосіб організації: реальні (однорангові і з центральним управлінням), штучні;

5. наявність дротяних з'єднань: дротові бездротові;

6. топологія: зірка шина кільце;

7. технологія: Ethernet

Token Ring

Arcnet

FDDI.

За способом організації мережі поділяються на реальні іштучні. Реальні мережі поділяються на однорангові і з центральнимуправлінням. Більш докладно вони будуть описані у 2-му питанні.

Штучні мережі дозволяють зв'язувати комп'ютери разом черезпослідовні або паралельні порти і не потребують спеціальнихмережевих адаптери. Іноді зв'язок у такій мережі називають зв'язком по нуль-модему
(Не використовується модем) або через нуль-слот (оскільки ні один слот машинине зайнятий мережевої платою). Самі мережі називають мережами на нуль-модем абонуль-слоті. Мережа на нуль-слоті надає ті ж можливості, що іінші мережі, але при цьому вона дуже повільна. Штучні мережівикористовуються коли необхідно перекачати інформацію з одного комп'ютера наінший. MS DOS 6.0 і 6.2 забезпечені програмою INTER LINK, яказабезпечує можливість такої перекачки. Однак дана програма працюєодночасно тільки з двома комп'ютерами і не може зв'язати три або більшемашин. Якщо це необхідно, то потрібне спеціальне програмнезабезпечення Laplink.

Найбільше поширення в наш час отримали провідні мережі.
Саме вони будуть в подальшому розглянуті більш докладно. Однак більшперспективними є бездротові мережі. При цьому використовуютьсяінфрачервоні промені (хвилі в інфрачервоному діапазоні) при невеликій відстаніміж АБС і хвилі радіочастот для регіональних і глобальних мереж. Незабароммодеми стільникового (бездротовий) телефонного зв'язку та переносні комп'ютери зживленням від батарей можуть послужити основою для створення віртуальних мереж,користувачі яких можуть переміщатися в просторі, не втрачаючи при цьомузв'язки один з одним. У наш час віртуальні мережі дуже дорогезадоволення. Однак у майбутньому цей вид мереж повинен отримати широкепоширення.

2 питання.

Реальні ЛВС підрозділяються на однорангові мережі та мережі зцентралізованим управлінням.

Однорангові мережі містять у своєму складі АБС ідентичні за своїмфункцій: виконання програм користувача, зберігання та друк даних іінше. В умовах даного виду мережі один абонентська система має доступдо дисків і принтерів інший АБС, варто лише зробити цей комп'ютер АДС
(сервером).

Переваги однорангових мереж:

1. Найбільш прості в установці і експлуатації.

1. У мережі будь-який комп'ютер, який має ресурси для спільного використання, може бути сервером.

1. Для сервера мережі не потрібна спеціальна ОС. Він працює під керуванням звичайної DOS.

Недоліки: в умовах тимчасових мереж ускладнене вирішення питань захистуінформації. Тому такий спосіб організації мережі використовується для мереж зневеликою кількістю комп'ютерів і там, де питання захисту даних неє принциповим.

У мережі з централізованим управлінням при встановленні мережі заздалегідьвиділяються одинабо кілька машин, які управляють обміном даних по мережі
(адміністративні АБС). Диски виділених машин (серверів) доступні всіміншим комп'ютерам мережі. Інші комп'ютери (робочі станції) маютьдоступ до дисків файл-сервера і спільно використовуваних принтерів. З одногоробочої станції не можна працювати з дисками інших станцій.

Основною перевагою мережі з централізованим управлінням єбільш високий рівень захисту даних.

До недоліків централізованої мережі, в порівнянні з одноранговихмережами, відносяться:
Необхідність додаткової ОС для сервера.
Складність установки і модернізації мережі.
Необхідність попереднього визначення файл-сервера.

3 питання.

Топологія (topology) - ідентифікує схему дротяних з'єднань вмережі.

В умовах зіркоподібній (радіальної) структури (Рис.2.1)організовується центральний вузол (хаб, концентратор), через який посилаютьсявсі повідомлення від АБС. Для під'єднання АБС до хабу використовується вита парапроводів. Хаб являє собою маленьку коробочку, до якої приєднанийпучок кабелів. Таким чином хаб забезпечує зв'язок комп'ютерів (АБС) одинз одним (аналогічно комутатора в телефонній мережі).

Основною перевагою зіркоподібній структури є незалежністькожного радіального напрямку від інших, тобто неполадки на одному зділянок кабелю ніяк не вплинуть на роботу інших користувачів.

Недоліки:
Для кожної АБС потрібно прокладка «свого» кабелю.
Залежність від надійності хаба (концентратора).
Невисока швидкість роботи.

Рис.2.1. Зіркоподібна структура мережі.

Найбільш поширеною топологією мережі є топологія типу
«Шина». У цьому випадку всі мережеві комп'ютери (АБС) пов'язані лінійно
(ріс.2.2) за допомогою коаксіального кабелю.

Ріс.2.2. Шинна архітектура мережі.

Переваги:
Відносно висока надійність та швидкість передачі.
Мережа можна легко розвивати, додаючи нові розгалуження.

Рис .2.3. Шинна архітектура мережі з розгалуженням.

Недоліки:

8. при розриві кабеля мережа втрачає працездатність.

ІТТ на базі кільцевого каналу передачі даних представлена на ріс.2.4.
Як точок підключення АБС в кільце вставляються найпростіші апарати, звані повторювачами. Завданням повторювача є невелика затримкащо проходить через нього пакету та посилення сигналів, що передають інформацію.
Вказана затримка необхідна для того, щоб станція могла, прочитавшизаголовок інформації в що проходить повз неї пакеті, зробити в цьому пакетінеобхідні позначки.

Ріс.2.4. ІТТ на базі кільцевого каналу.

Існує декілька способів передачі інформації через кільце. Сутьнайбільш поширеного полягає в наступному. По кільцю в одномунапрямі рухаються один за одним електронні «конверти». Кожен з
«Конвертів» є групою електронних сигналів, що чергуються з паузою.
Надсилаючи сигнали під час паузи, можна заповнити «конверт» і перетворити йогов пакет або блок інформації.

Структура циклічного кільця проста, але має суттєвийнедолік. При обриві кільця припиняється робота всієї інформаційної мережі.
Тому в реальних мережах перевага віддається модернізованим каблучок.

Перша модернізація полягає в тому, що в ЛОМ використовуються 2циклічних кільця. У нормальному режимі передача інформації ведеться заобом кілець, але в різні боки.

Ріс.2.5. ІТТ з 2 циклічними кільцями в аварійному режимі.

При обриві два кільця замикаються в єдине ціле кільце.

Наприклад, при обриві в точках "аа" АБС, розташовані поряд з точкамирозриву, переходять в аварійний режим. У цьому режимі, крім виконання своїхфункцій, кожна з АБС замикає один з одним зовнішнє і внутрішнє тепервже півкільце в одне єдине кільце.

На наступному малюнку представлений ще один вид модернізації кільця.
Друга модернізація циклічного кільця полягає в зміні топологіїтак, як це показано на ріс.2.6. У центрі встановлюється комутатор. Відкомутатора до всіх повторювача проведені промені кільцевого каналу.

Ріс.2.6 Променеве циклічне кільце.

Коммутатор має стільки перемикачів, скільки може працювати системв ІТТ. Коли перемикачі знаходяться в такому становищі, як представлено нарис. 2.6, пакети проходять через кожну систему. Якщо в одному з променівстався обрив, кільце розривається. У цьому випадку відповіднийперемикач комутатора замикається, відновлюючи рух по кільцю, алевже повз що вийшов з ладу променя і пов'язаної з ним системи. Пошкодженийпромінь відключається від кільця для ремонту.

Основна перевага циклічного кільця - висока швидкість передачіданих. Проте слід мати на увазі, що час передачі інформації покільцю залежить не тільки від швидкості роботи каналу, але і кількості системвключених в мережу. Це пов'язано з тим, що біля кожної системи конвертповинен зробити зупинку. Основним недоліком циклічного кільця єйого висока вартість і складність включення систем.

4 питання.

Технологія ЛВС описує як працює мережа. Найбільш поширені 4технології: Ethernet (заснована на шинної топології), Token Ring (кільце),
ARCNET (шина, зірка) і FDDI (табл.2.1 і табл.2.2).

Таблиця 2.1

Абревіатура найменувань технологій ЛОМ.

Таблиця 2.2

Порівняльна характеристика технологій.

Першою з'явилася технологія Ethernet - у другій половині 70-х років
(рис. 2.7). Її розробили спільно фірми DEC, Intel і Xerox. В данийчас ця технологія найбільш доступна й популярна.

Кожна АБС працює в Ethernet згідно з принципом «Слухай каналпередачі, перед тим як відправити повідомлення; слухай, коли відправляєш;припини роботу в разі перешкод і спробуй ще раз ».

Даний принцип можна розшифрувати (пояснити) наступним чином:

Ріс.2.7. Принцип технології ETHERNET.

1. Нікому не дозволяється надсилати повідомлення у той час, коли цим зайнятий вже хтось інший (слухай перед тим, як відправити).

1. Якщо дві або декілька відправників починають посилати повідомлення приблизно в один і той же момент, рано чи пізно їх повідомлення

«зіткнуться» один з одним в проводі, що називається колізією.

Колізії неважко розпізнати, оскільки вони завжди викликають сигнал перешкоди, який не схожий на припустиме повідомлення. Ethernet може розпізнати перешкоди і змушує відправника (АБС) призупинити передачу, почекати якийсь час, перш, ніж повторно відправити повідомлення.

Причини широкої поширеності й популярності (гідності
Ethernet):

1. Дешевизна.

1. Великий досвід використання.

1. Тривалі нововведення.
Багатство вибору. Багато виробники пропонують апаратуру побудовимереж, що базується на Ethernet.

Недоліки Ethernet:

1. Можливість зіткнень повідомлень (колізії, перешкоди).

1. У разі великого завантаження мережі час передачі повідомлень непередбачувано.

Більш молодий, у порівнянні з Ethernet, є технологія Token
Ring (мал. 2.8). Вона була розроблена фірмою IBM. Технологія орієнтованана кільце, по якому постійно рухається маркер.

Кожна АБС працює в Token Ring відповідно до принципу "Чекати маркера,якщо необхідно надіслати повідомлення, приєднати його до маркера, коли вінбуде проходити мимо. Якщо проходить маркер, зняти з нього повідомлення іпослати маркер далі ».

Ріс.2.8. Принцип технології TOKEN RING.

Переваги:гарантована доставка повідомлень;висока швидкість (160% Ethernet).

Недоліки:

1. Необхідні дорогі пристрої доступу до середовища.

1. Технологія більш складна в реалізації.

1. Необхідні 2 кабелю (для підвищення надійності): один вхідний, другий вихідний від комп'ютера до концентратора (2-а модифікація кільця, комутатор).

1. Висока вартість (160-200% від Ethernet).

Технологія ARCNET була розроблена фірмою Datapoint Corporation
(ріс.2.9). Принцип роботи мережі ARCNET аналогічний Token Ring, тобтовикористовується маркер для вирішення АБС передати інформацію ввідповідний момент часу.

Ріс.2.9. Принцип технології ARCNET.

Однак «спосіб» реалізації маркера тут відмінний від Token Ring. Крімтого, технологія ARCNET орієнтована на шину (у разі коаксіальногокабелю) або зірку (за наявності витої пари проводів).

Переваги ARCNET:невисока вартість (найдешевша);простота використання;гнучкість.

Недоліки:низька швидкодія (1/4 Ethernet, 1/2 - 1/7 Token Ring);погано працює в умовах мультимедіа, режимі реального часу;відсутні перспективи розвитку.

Технологи FDDI з'явилася в середині 80-х років і орієнтована наволоконну оптику. FDDI підтримує мережа з передачею маркера. FDDIспирається на 1-у модифікацію циклічного кільця (2 кільця: у першійповідомлення передаються за годинниковою стрілкою, у другому - проти).

Позитивні якості:дуже висока швидкість передачі;
10. кільце може бути колом до 200 км. і включати до 1000 пристроїв.

Недоліки:висока вартість.

Л і т е р а т у р а

1. Лоу Д. Комп'ютерні мережі для "чайників". - К.: "Диалектика", 1995. - 256 с.
1. Тіттел Е., Коннор Д. Netware для "чайників". - К.: "Диалектика", 1995.

Питання для самоконтролю

1. Визначте основні переваги ЛВС перед автономної обробкою даних.
1. Що таке мережа на "нуль-слоті" і в яких випадках її доцільно використовувати?
1. Спробуйте визначити в яких випадках яку архітектуру (топологію) ЛВС доцільно використовувати.
1. Що таке технологія ЛВС? Які технології в даний час найбільш перспективні, а які найбільш популярні?

Тема 3. Технічні засоби реалізації фізичного та канального рівнів локальної мережі

Питання:

1. Особливості структури канального та фізичного рівнів ЛВС.

1. Характеристика фізичних середовищ.

1. Принципи передачі фізичних сигналів.

1. Мережевий адаптер.

1. Активний і пасивний концентратори.

1 питання.

Комітет з стандартизації ЛВС IEEE (Institute of Electrical and
Electronic Engineers) уточнив структуру рівнів 1 і 2 взаємодіївідкритих систем, затверджену Міжнародною організацією стандартів
(мал.3.1).

Канальний рівень ділиться на дві підрівня:

1. Управління логічним каналом LLC (Logical Link Control). На цьому рівні здійснюється передача кадрів між станціями, включаючи виправлення помилок.

1. Управління доступом до передавальної середовищі MAC (Medium Access Control).

Цей рівень визначає технологію роботи мережі, яка була описана в розділі 2.

Фізичний рівень ділиться на три підрівня:

1. Передача фізичних сигналів PS (Physical Signaling).

1. Інтерфейс з пристроєм доступу AUI (Access-Unit Interface).

Інтерфейс являє собою кабель, що дозволяє розміщати пристрою PS на деякій відстані від носія інформації.

1. Підключення до фізичної середовищі PMA (Physical Medium Attachment).

мал.3.1. Еталонна модель IEEE.

2 питання.

В якості фізичного середовища передачі найбільш часто використовуються:вита пара проводів (ріс.3.2), коаксіальний кабель (ріс.3.3),оптоволоконні лінії (ріс.3.4).

Ріс.3.2 двухпроводная лінія (кручена пара проводів).

Ріс.3.3 Коаксіальний кабель.

Ріс.3.4 Оптоволоконний провідник з перетворювачем (дешифратор).

двухпроводная лінія TP (Twisted Pair) є найбільш дешевимносієм даних, раніше застосовуваних для забезпечення телефоннихкомунікацій.

Основні переваги:

1. Низька вартість.

1. Простота монтажних робіт з підключення абонента до ЛВС.

Недоліки:

1. Обов'язково потрібно hub (концентратор) при побудові мережі.

1. Погана захищеність від електричних перешкод (без екранування).

Можливо екранування (екранування - металева оплетка навколо окремо скручених проводів), але від цього збільшується вартість.

1. Простота несанкціонованого підключення.

1. Жорсткі обмеження на дальність (до 100 м між хабом і ПК, реально всього 23 м) і швидкість передачі (до 10 Мбіт/с).

Вита пара може бути використана тільки в зіркоподібних ЛВС.

Коаксіальний кабель (Coaxial cable, позначення: 10base2 - тонкий,
10base5-товстий) має середню ціну, добре помехозащіщен і застосовується длязв'язку на великі відстані. У ЛВС застосовуються два основних видикоаксіального кабелю:

1. Широкосмуговий товстий (10base5 - довжина 500 м).

1. Широкосмуговий тонкий (10base2 - довжина 200 м).

У будь-якому випадку коаксіальний кабель складається з чотирьох частин
(ріс.3.3):

1. Внутрішній провідник.

1. Шар ізолюючого покриття.

1. Екран.

1. Зовнішнє пластикове покриття.

Оптоволоконні лінії передають світлові сигнали або сигнали вінфрачервоному діапазоні. Кабель складається з светопроводящего наповнювача накремнієвої або пластмасовій основі, укладеного в матеріал з низькимкоефіцієнтом заломлення. Завдяки цьому світлові промені відбиваються відвнутрішньої поверхні кабелю, і втрати світлової енергії скорочуються домінімуму.

Для обміну інформацією по оптоволоконному кабелю необхідноперетворювати електричні сигнали в світлові при передачі інформації і,навпаки - світлові в електричні при прийомі. У першому випадкувикористовуються світлодіоди, у другому випадку - фотодіоди.

Гідність:

1. Невелика маса.

1. Швидкість передачі більше 1Гбіт/с.

1. Несприйнятливість до електричних перешкод.

1. Повністю пожежо-і вибухобезпеки.

1. Дальність передачі більше 50 км.

1. Мають протівоподслушівающімі властивостями, тому що техніка відгалужень дуже складна.

Недоліки:висока вартість;сигнал може передаватися тільки в одному напрямку.

Застосовується там, де виникають електромагнітні поля перешкод абопотрібна передача даних на дуже великі відстані без використанняповторювачів. Оптоволоконні лінії використовуються при організації мережі типукільце.

Кожен із зазначених носіїв відрізняється за низкою показників,порівняльна характеристика значень яких представлена в табл. 3.1

Таблиця 3.1

Зведена характеристика передавальних середовищ

Продовження таблиці 3.1

3 питання.

Принцип передачі сигналів в ЛВС багато в чому визначається фізичноїсередовищем. Одним з важливих моментів процесу передачі є кодуванняінформації. Приклад кодування представлений на ріс.3.5.

0 1 1 0 1 1 0

інтервал часу для передачі сигналу

Ріс.3.5. Диференціальне манчестерському кодування.

При манчестерському кодуванні зміна рівня сигналу проводиться заодному разу для кожного біта в середині інтервалу часу, відведеного дляпередачі:

11. для "1" - "вгору";

12. для "0" - "вниз".

У процесі передачі сигналів, а також їх прийому на фізичному рівнівирішуються питання синхронізації роботи передавача і приймача сигналів.
Передача може відбуватися синхронним і асинхронним способом.

Синхронний спосіб має наступні характеристики. Припустимо, щодеяка система передає інформацію з постійниминою швидкістю. Для другасистеми це буде сума фіксованого числа одиниць і нулів на секунду. Утакій системі в приймальному терміналі повинні знати швидкість передачі длятого, щоб зафіксувати вхідні біти. Описаний режим передачі, приякому інформація приймається весь час з постійною швидкістю, названийсинхронним.

Реально в багатьох ситуаціях не потрібно, щоб інформаціяпередавалася постійно. У таких випадках, на передавальному кінці апаратураперіодично не працює. Такий режим передачі називається асинхронним.
Є два способи управління таким режимом:

1. Протягом періоду, коли не передається значимої інформації постійно надсилаються заздалегідь певні символи або комбінації нулів та одиниць. У цьому випадку приймач повинен мати можливість виявляти і розпізнавати ці не несуть інформацію символи і виключити їх.

Постійна швидкість повинна підтримуватися не дивлячись на те, що інформація передається асинхронно. Цей спосіб дозволяє задовольнити вимоги асинхронної передачі інформації синхронної передачею.

1. Передавач і приймач знаходяться в стані повного спокою, поки не виникне потреба в такій передачі. З початком передачі в лінії ініціюється передача нової послідовності інформаційних бітів та приймає інтерпретує їх як прийняті дані.

Даний спосіб в реальності не може бути реалізований за наступнимипричин:

13. приймач повинен відслідковувати сигнали передавача після періоду часу, званого затримкою передачі;

14. має бути забезпечений захист від помилкових послідовностей, викликаних помилками, пропусками, повтореннями.

Реальний процес асинхронної передачі побудований таким чином: всистемах з асинхронної передачею кожен символ супроводжується стартовим істоповий битами. Стартові біти повідомляють приймача про швидкість передачіданих, степових - служать для контролю правильності даних.

Розвитком асинхронного способу передачі є передача блоків,позначених стартовими і степових битами.

4 питання.

Для реалізації фізичного та канального рівня використовуєтьсятехнічний пристрій, який називається мережним адаптером (СА). З технічноїточки зору СА підключається до шини ПЕОМ та забезпечує фізичнузв'язок абонентської системи і передавальної фізичного середовища (ПС). Головнимпризначенням СА є прийом інформаційних кадрів, що надходять в АБСз ПС безперервно або з малими проміжками часу, без втрат інформації.

Технічна реалізація СА різна, залежно від особливостейуправління доступом до ПС. Однак структурна схема СА в будь-якому разіприблизно однакова і представлена на ріс.3.6. СА містить схеми,необхідні для прийому/передачі даних з/в ПС і пам'ять, що використовується длябуферизації вхідних/вихідних інформаційних кадрів.

Ріс.3.6. Структурно-узагальнена схема СА.

СА містить один або більше каналів прямого доступу до пам'яті (Direct
Memory Access - DMA), що використовуються для обміну даними між ПС і пам'яттю
СА.

Крім того, конфігурація СА включає