Передача данных в компьютерных сетях: Компьютерные сети

Содержание

«Передача и коммутация данных в компьютерных сетях» СТАНДАРТ (36 часов)

Отзыв

Антон, технический специалист (г. Южно-Сахалинск), 18.12.2020

Этот дистанционный курс, на мой взгляд, сопоставим с качественными очными занятиями. Имея опыт работы в ИТ-сфере, я ликвидировал пробелы по целому ряду вопросов коммутации в компьютерных сетях и сам теперь смогу разъяснить многие процессы своим коллегам. Рекомендую Виакадемию!

Иван, техник связи (г. Москва), 16.10.2020

Курс написан доступным языком. Мне понравился.

Степан, старший системный инженер в компании, занимающейся информационной безопасностью и телекоммуникациями (г. Москва), 14.10.2020

Получил новые знания и навыки. Курс помог систематизировать информацию о коммутации данных, я ликвидировал пробелы по целому ряду вопросов коммутации в компьютерных сетях. Рекомендую обучение в Виакадемии.

Иван, сотрудник компании электросвязи (г. Нарьян-Мар), 15.05.2020

Мне понравился курс, особенно темы «Модели сетевого взаимодействия», «Топологии компьютерных сетей» и «Канальный уровень модели OSI». Я систематизировал информацию о коммутации данных, и, на мой взгляд, данный курс превосходит по результативности и удобству традиционные очные курсы.

Оставить отзыв

Передача информации в компьютерных сетях


17

Тема: Передача информации в компьютерных сетях.

Цели учителя:

Обучающие:


  • познакомить учащихся с основными понятиями по теме: Компьютерные сети;

  • дать представление о назначении компьютерных сетей, их видах.

  • познакомить учащихся со структурой локальных сетей.

Развивающие:

  • развитие познавательного интереса, логического мышления;

  • развитие памяти, внимательности.

  • развивать у учащихся умение обмена файлами в локальной компьютерной сети.

  • прививать учащимся основные приемы работы в сети.

  • формировать навыки выделения топологии сети.

Воспитательные:

  • воспитывать добросовестное отношение к труду, инициативность;

  • уверенность в своих силах.

  • воспитывать интерес к структуре компьютерных сетей.

  • прививать интерес к предмету.

  • формировать навыки самостоятельности и дисциплинированности, основ коммуникативного общения.

Цели ученика:


  • Научиться применять полученные знания для решения учебных и жизненных задач, учиться самостоятельно вычитывать необходимую информацию.

План урока:

  • Орг. Момент. Постановка цели урока.

  • Повторение темы «ТБ в кабинете информатики».

  • Изучение новой темы.

  • Закрепление – выполнение практических заданий.

  • Подведение итогов.

  • Домашнее задание. Выставление оценок.

Ход урока.

  • Орг. Момент. Постановка цели урока.

  • Повторение темы «ТБ в кабинете информатики».

  • Изучение новой темы.

В настоящее время персональные компьютеры, находящиеся чуть ли не в каждом доме и практически в каждой организации, достигли огромных мощностей в переработке информации. Но вся эта мощь в наше время теряется без наличия современных средств коммуникации, то есть связи. Возникающая проблема передачи информации между пользователями на некоторое расстояние решается посредством применения различных каналов передачи информации, которые могут использовать различные физические принципы.Используя каналы связи различной физической природы (кабельные, оптоволоконные, радиоканалы и др.), можно передавать информацию между компьютерами. Практическая потребность быстрого доступа к информационным ресурсам других компьютеров, принтерам, и другим периферийным устройствам, явилась причиной возникновения компьютерных сетей И сегодня каждый день множество людей открывает для себя существование глобальных компьютерных сетей, объединяющих компьютеры во всем мире в едином информационном пространстве — Интернет.

Мы с вами сегодня на уроке начнем разбираться в работе локальной сети.

Компьютерная сеть – это система обмена информацией между компьютерами.
Небольшие по масштабам компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, здания, на сравнительно небольшом расстоянии называются локальными сетями (ЛС). – это дополнительное оборудование, которое можно подключать к сети и разделять между пользователями. Аппаратные ресурсы расширяют возможности сети

Наиболее распространенные топологии сетей это:


  • Шинная топология;

  • Топология «звезда»;

  • Кольцевая топология.

  • Древовидная топология.

Рассмотрим каждую схему соединения компьютеров в сеть более подробно.

1. «Линейная шина»

Вариант соединения компьютеров между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры и периферийные устройства между собой (как показано на слайде), называется линейной шиной.

При таком соединении компьютеров информация по шине передается на все ПК сети, но принимает ее только тот ПК, для которого эта информация предназначена.

2. «Звезда»

Вариант соединения когда к каждому компьютеру подходит отдельный кабель, из одного центральног узла, называется конфигурацией типа «звезда».

В случае топологии «звезда» каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к центральному узлу (рисунок на слайде). Обычно при такой схеме соединения центральным узлом является более мощный компьютер.

3.«Шина»

Топология типа «кольцо» подразумевает соединение компьютеров сети замкнутой кривой – каналом передающей среды. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по замкнутому контуру передается от ПК к ПК. Выход из строя одного из компьютеров «кольца» нарушает целостность сети.

При кольцевой топологии данные передаются от одного компьютера другому по эстафете (рисунок на слайде). Если некоторый компьютер получает данные, предназначенные не ему, он передает их дальше по кольцу. Адресат предназначенные ему данные никуда не передает.

4. «Дерево»

Компьютеры сети могут находиться на разных уровнях (этажах). В этом случае может быть применена такая конфигурация, которую часто называют «снежинка» (рисунок на слайде).

Достоинства

Недостатки

Шинная топология

  • простота архитектуры сети;

  • простота расширения;

  • простота в управлении;

  • минимальный расход кабеля;

  • отсутствие необходимости централизованного управления;

  • выход из строя одного ПК не нарушит работу других.

  • кабель, соединяющий все станции – один, следовательно «общаться» ПК могут только «по очереди;

  • затруднен поиск неисправностей кабеля, при его разрыве нарушается работа всей сети.

Топология «Звезда»

  • требуется большое количество кабеля;

  • надежность и производительность определяется центральным узлом, который может не справится с потоком информации (поэтому часто это оборудование дублируется).

Кольцевая топология

  • низкая стоимость;

  • высокая эффективность использования моноканала;

  • простота расширения;

  • простота в управлении.

  • в случае выхода из строя хотя бы одного компьютера вся сеть парализуется;

  • на каждой рабочей станции необходим буфер для промежуточного хранения передаваемой информации, что замедляет передачу данных;

  • подключение новой станции требует отключения сети.

Древовидная топология

  • высокая эффективность использования;

  • выход из строя одной станции или кабеля не повлияет на работу других.

  • экономия рабочего времени.

  • требуется большое количество кабеля;

  • надежность и производительность определяется центральным узлом;

Все указанные схемы могут в свою очередь быть организованы двумя способами:


  1. Одноранговая сеть – построена так, что все компьютеры в сети равноправны. С каждого компьютера есть доступ к информации находящейся на любом компьютере в сети.

  2. Сеть с выделенным сервером. Это когда в сети существует центральный компьютер – сервер, с него происходит управление работой в сети. Остальные компьютеры сети называются рабочими станциями и их доступ к информации полностью зависит от сервера.

Объединение компьютеров в единую сеть предоставляет пользователям сети новые возможности, несравнимые с возможностями отдельных компьютеров. Сеть – это не сложение, а умножение возможностей отдельных компьютеров. Локальная сеть позволяет организовать передачу файлов из одного компьютера в другой или другие, совместно использовать вычислительные и аппаратные ресурсы, совмещать распределенную обработку данных на нескольких компьютерах с централизованным хранением информации и многое другое.

Компьютерные сети делятся на три основных типа:


  • локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это группа компьютеров, которые могут связываться друг с другом, совместно использовать периферийное оборудование (например, жесткие диски, принтеры и т. Многие организации, заинтересованные в защите информации от несанкционированного доступа (например, военные, банковские и пр.), создают собственные, так называемые корпоративные сети. Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft, MSN).

  • глобальная вычислительная сеть (Internet) – это сеть, объединяющая целые государства. Интернет — это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.

Отличительной особенностью глобальной сети является значительное удаление компьютеров друг от друга. Для их связи широко используются телефонные линии и модемы. Телефонная сеть передает звуки человеческих голосов (в виде аналоговых сигналов). Цифровые сигналы от компьютера модем преобразовывает (модулирует) в сигналы, которые могут передаваться по телефонной сети, и на другом конце соединения они принимаются другим модемом и преобразуются (демодулируются) из аналоговых в цифровые сигналы компьютера.

При разработке протоколов учитывались все проблемы связи и вырабатывались стандартные алгоритмы доставки информации.

При любой транспортировке необходимо строго соблюдать правила.

Вопрос учащимся : Почему на стеллажах в библиотеке книги устанавливают в определённом порядке? (Обсуждение вопроса).

Порядок нужен для того, чтобы библиотекарь быстро мог отыскать необходимую книгу, не затрачивая на это массу времени. При расстановке книг работники библиотеки используют определённые правила. То же самое и с информацией.

Передача данных одним сплошным потоком может привести к их потере или искажению. Поэтому они разделяются на блоки (пакеты) информации строго определенной длины. Каждый такой блок сопровождается служебной информацией, включая опознавательные знаки его начала и конца. Протоколы передачи содержат механизм распознавания начала и конца блока. Они управляют потоками данных, распределяют их, выстраивают в очереди. На другом конце приемник информации должен работать по тем же правилам (протоколам). Только тогда компьютеры поймут, что передают друг другу.

Каждый пакет получает номер, чтобы распознать ошибочно переданную или потерянную во время связи информацию, а также чтобы запросить заново именно тот пакет, с пересылкой которого возникли проблемы. Можно сравнить передачу этих пакетов с доставкой посылок по почте в одинаковых ящиках и со стандартным оформлением адреса. Ведь каждая посылка тоже сопровождается служебной информацией. Если вам присылают несколько посылок и одна из них не дошла, вы ее, конечно, можете запросить.


  1. Какой вид топологии представлен на рисунке?

    А) шинная

    Б) кольцевая

    В) звездообразная



  2. Какой вид топологии в качестве соединения использует коаксиальный кабель?

А) кольцевая Б) звездообразная В) шинная


  1. В каком виде топологии работоспособность зависит от центрального узла?

А) шинная Б) звездообразная В) кольцевая


  1. В каком виде топологии выход одного из узлов сети нарушает работоспособность всей сети?

А) шинная Б) звездообразная В) кольцевая


  1. ^

А) шинная

Б) кольцевая

В) звездообразная


6.

А) в одноранговых сетях; б) в сетях с выделенным сервером;
в) в электрических сетях; г) в глобальных сетях.

8. Как называется компьютер в локальной сети, на котором хранится основная часть программного обеспечения, как правило, установлен самый производительный процессор, большая оперативная и дисковая память?

А) сервер; б) рабочая станция;
в) концентратор; г) персональный компьютер.

Ключ: 1. Б, 2. В, 3. Б, 4. В, 5. А, 6. Б, 7. А, 8. А.

V/.Подведение итогов урока:

Ответьте на вопросы устно:

Достигли ли вы цели урока?

Что нового Вы узнали на уроке?

Что помогало и что мешало успешному освоению материала?

Что осталось непонятным?

VI. Домашнее задание. Конспект, §

Физические среды передачи информации в компьютерных сетях.

Физические среды передачи информации в компьютерных сетях.

Важнейшим компонентом, определяющим во многом, состав оборудования, эффективность работы и расстояния между абонентами сети, является используемая в компьютерной сети физическая среда установления соединений. Для локальных сетей обычно используют три принципиальные схемы соединения: с помощью витой пары, коаксиального или волоконно-оптического кабеля.

Витая пара.

Витая пара (Twisted pair — ТР) в настоящее время является самой распространенной средой передачи и представляет собой пару свитых проводов. Кабель, составленный из нескольких витых пар, как правило, покрыт жесткой пластиковой оболочкой, предохраняющей его от воздействия внешней среды и механических повреждений. Схема витой пары представлена на рис. 1. В нормальных условиях витая пара поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с.

 

Рис. 1. Кабель из витых пар

Однако ряд факторов может существенно снизить скорость передачи данных, в частности, потеря данных (dataloss), перекрестное соединение (crosstalkcoupling) и влияние электромагнитного излучения. Для уменьшения влияния электрических и магнитных полей применяется экранирование (кабель из витых пар покрывается фольгой или оплеткой). Но после экранирования витой пары в значительной степени увеличивается затухание (аттенюация — attenuation) сигнала. Под затуханием сигнала подразумевается его ослабление при передаче из одной точки сети в другую. Экранирование изменяет сопротивление, индуктивность и емкость таким образом, что линия становится склонной к потерям данных. Подобные потери могут сделать витую пару ненадежной средой передачи. И экранированная, и неэкранированная витая пара используются для передачи данных на несколько сотен метров.

Спецификации категорий витой пары.

В соответствии со спецификациями ассоциации электронной и телекоммуникационной промышленности (Electronic Industries Association and Telecommunications Industries Association — EIA/TIA) вводится пять стандартных категорий кабеля из витых пар. Обратите внимание, что при определении категорий кабеля используется только неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair — DTP).

Кабель первой категории используется для передачи голосовых данных. С начала 80-х годов кабель CAT 1 используется в основном в качестве проводки телефонных линий. Кабель первой категории не сертифицирован для передачи данных любого типа и в большинстве случаев не рассматривается как среда для передачи цифровых данных.

Кабель второй категории используется для передачи информации со скоростью не более 4 Мбит/с. Этот тип проводки характерен для сетей устаревшей кольцевой топологии, использующих протокол с передачей маркера. Кабель тактируется частотой 1 МГц.

Кабель третьей категории

в основном используется в локальных сетях с устаревшей архитектурой Ethernet l0base-T и сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с. Кабель тактируется частотой 16 Мгц.

Кабель четвертой категории используется в качестве среды соединения сетей с кольцевой архитектурой или архитектурой lObase-T/l00base-T. Кабель САТ4 сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с и состоит из четырех витых пар. Тактируется частотой 20 МГц.

Кабель пятой категории является самой распространенной средой передачи сетей Ethernet. Кабель поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и используется в сетях с архитектурой l00base-Т и l0base-T. Кабель тактируется частотой 100 МГц.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель является широко распространенной средой передачи данных. Такое название кабель получил вследствие того, что состоит из двух проводников (axes). Один провод-пик (цельная или витая жила) экранируется вторым, который тоже может быть сплошным или переплетенным. Проводники, как правило, разделены слоем диэлектрического материала. Сам кабель покрыт пластиковой оболочкой. Коаксиальный кабель лучше защищен от помех и позволяет увеличить длину сегмента сети. Использующие коаксиальный кабель сети стандартов l0base-5/2 характеризуются пропускной способностью 10 Мбит/с. Максимальная длина сегмента для сетей стандарта l0base-5 составляет приблизительно 500 метров, а для сетей стандарта l0base-2 — приблизительно 180 метров. На рисунках 2 и 3 показан коаксиальный кабель в разрезе. С увеличением диаметра коаксиального кабеля пропускная способность повышается. Однако одновременно с этим увеличиваются затраты на выполнение проводки из такого кабеля, поскольку необходимо использовать специальные инструменты. Коаксиальный кабель менее подвержен влиянию шума по сравнению с витой парой. Кабель состоит из двух концентрических проводников, разделенных слоем диэлектрического материала. Импеданс коаксиального кабеля может быть равен 75 Ом (кабель толщиной 1/2 дюйма) или 50 Ом (кабель толщиной 3/8 дюйма).

 

Рис. 2. Сечение коаксиального кабеля.

 

Рис 3. Продольный разрез коаксиального кабеля.

Волоконно-оптический кабель.

Это наиболее перспективная среда, позволяющая передавать данные в виде световых волн по стеклянному «проводнику» или кабелю. Волоконно-оптические линии связи используются на расстояниях свыше одного километра. Характерной их особенностью является высокая защищенность от несанкционированного подключения (что не удивительно, поскольку для передачи данных не используются электрические сигналы). Существует две разновидности кабеля: одномодовый и мпогомодовый. Коаксиальный и волоконно-оптический кабель устроены почти одинаково. Сердечник последнего состоит из сплетения тонких стеклянных волокон и заключен в пластиковую оболочку (плакирование— cladding), отражающую свет обратно к сердечнику. Плакирование покрыто концентрическим защитным слоем пластика. Несколько волоконно-оптических кабелей объединяются в жгут и покрываются еще одним защитным слоем пластика. На рис. 4 показано устройство волоконно-оптического кабеля.

 

Рис. 4. Волоконно-оптический кабель.

Принцип передачи данных волоконно-оптическим кабелем.

Все стандартные кабели передают бинарные данные с помощью электрических импульсов. И только волоконно-оптический кабель, используя тот же принцип, передает данные с помощью световых импульсов. Источник света посылает данные по волоконно-оптическому «каналу», а принимающая сторона должна преобразовать полученные данные в необходимый формат.

Одномодовый и многомодовый кабель.

В относительно тонком волоконно-оптическом канале свет будет распространяться вдоль продольной оси канала. В физике этот эффект упоминается в следующей формулировке — «импульсы света распространяются в осевом (аксиальном) направлении». Именно это и происходит в одномодовом кабеле (см. рис. 5).

Однако преимущества этого типа передачи ограничены. С целью устранения подобных ограничений стали выпускать толстый кабель. Но тут возникла другая проблема — лучи света имеют свойство входить в канал под различными углами и проходить кабель, отражаясь от стенок сердечника. В результате вошедшие в канал под различными углами волны проходят различное расстояние и прибывают к получателю в разное время. Этот эффект, проиллюстрированный на рис. 6, получил название модальной дисперсии (modal dispersion).

Принцип работы волоконно оптического кабеля.

 

Рис. 5. Распространение света по одномодовому пути в тонком кабеле.

 

Рис. 6. Модальная дисперсия неаксиальных лучей в толстом кабеле.

Чем больше количество мод света в канале, тем уже полоса пропускания. В дополнение к тому, что различные импульсы достигают получателя практически одновременно, усиление дисперсии приводит к наложению импульсов и введению получателя в «заблуждение». В результате снижается общая пропускная способность. Одномодовый кабель передает только одну моду световых импульсов. Скорость передачи данных при этом достигает десятков гигабит в секунду. Одномодовый кабель в состоянии поддерживать несколько гигабитных каналов одновременно, используя для этого световые волны разной длины. Следовательно, пропускная способность многомодового волоконно-оптического кабеля ниже, чем у одномодового. Простейший способ уменьшения дисперсии — нивелирование (grading) волоконно-оптического кабеля. В результате лучи света синхронизируются таким образом, что дисперсия на стороне приемника уменьшается. Дисперсия также может быть уменьшена путем ограничения количества длин световых волн. Оба метода позволяют в некоторой степени уменьшить дисперсию, но не в состоянии привести скорость передачи данных в соответствие с одномодовым волоконно-оптическим кабелем.

Широко используется многомодовый волоконно-оптический кабель 62,5/125. Обозначение «62,5» соответствует диаметру сердечника, а обозначение «125» — диаметру плакирования (все величины приведены в микронах). Из одномодовых распространены кабели с маркировкой 5-10/125. Ширина полосы пропускания обычно приводится в МГц/км. Хорошей моделью взаимоотношений полосы пропускания и дальности передачи служит резиновый жгут — с увеличением расстояния полоса пропускания сужается (и наоборот). В случае передачи данных на расстояние 100 метров полоса частот многомодового кабеля составляет 1600 МГц при длине волны 850 нм. Аналогичная характеристика одномодового кабеля составляет приблизительно 888 ГГц.

Инкапсуляция и декапсуляция данных в моделях передачи данных OSI 7 и TCP/IP. Фрагментация данных.

Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей, напомню, что эти записи основаны на программе Cisco ICND1 и помогут вам подготовиться к экзаменам CCENT/CCNA. Эта запись обобщает информацию, полученную нами в четырех предыдущих. Разобравшись с процессами инкапсуляции и декапсуляции данных, у вас появится представление о том, как работает компьютерная сеть и почему уровни модели передачи данных и их функционал изолированы друг от друга.

Перед началом я хотел бы вам напомнить, что ознакомиться с опубликованными материалами первой части нашего курса можно по ссылке: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».

1.16.1 Введение

Содержание статьи:

Эта тема подводит итог четырем предыдущим и объединяет их воедино, ранее мы разбирались с моделями передачи данных: сначала мы рассмотрели семуровневую модель передачи данных OSI 7, а затем модель стека протоколов TCP/IP, а до этого мы узнали в чем польза от декомпозиции задачи сетевого взаимодействия и в чем разница между протоколами и службами. Мы очень подробно рассмотрели процессы, происходящие на различных уровнях моделей, перечислили устройства и протоколы, которые выполняют функции того или иного уровня, но мы практически не разбирались с тем, что происходит с данными, когда они переходят с одного уровня на другой.

И на самом деле, процесс передачи данных с одного уровня на другой очень важен для понимания принципов работы сетевых устройств, компьютерных сетей и протоколов, так как вся суть работы протоколов заключена в заголовках, которые добавляются или убираются в зависимости от того, с какого уровня на какой переходят данные. Процесс добавления заголовка поверх существующего называется инкапсуляция данных, это когда данные движутся с более высокого уровня вниз (то есть при подготовке данных к передаче), процесс снятия заголовка называется декапсуляция данных, это когда данные движутся снизу вверх, то есть при приеме.

1.16.2 Принцип инкапсуляции данных в компьютерной сети

В других темах мы уже не раз упоминали, что данные, передаваемые по сети, должны пройти процесс обработки как на передающей стороне, так и на принимающей. Когда передающая сторона готовит данные к передаче – это процесс инкапсуляции данных, и наоборот, когда принимающая сторона начинает обрабатывать входящую последовательность бит и формировать из нее сообщения – это процесс декапсуляции. Начнем мы с передающей стороны и посмотрим, что происходит с данными, когда они готовятся к передаче.

Процессы инкапсуляции и декапсуляции будем рассматривать на примере модели стека протоколов TCP/IP, можно было бы это сделать и на примере эталонной модели сетевого взаимодействия, но это будет дольше, а принцип один и тот же, с той лишь разницей, что данные в модели OSI 7 никак не фрагментируются при их переходе с седьмого уровня на пятый, с ними просто происходят какие-то изменения (они архивируются, кодируются, шифруются, в общем, как-то преобразуются), но они не разбиваются на сообщения, которые затем будут передаваться по сети, фрагментация начинается только на транспортном уровне.

В обеих моделях передачи данных на каждом уровне, начиная с транспортного, и кроме физического, идет процесс инкапсуляции данных, то есть на каждом уровне к имеющимся данным добавляется заголовок и при необходимости к данным может быть добавлена метка конца. На транспортном уровне еще происходит процесс фрагментации данных, то есть разбиение больших данных, которые отправляет пользователь, на маленькие сообщения, которые удобно передавать по сети (фрагментация может происходит еще и на сетевом уровне, но это не совсем стандартная ситуация, поэтому сейчас мы ее не рассматриваем). На физическом уровне модели передачи данных упакованные в несколько слоев сообщения превращаются в последовательность бит, чтобы затем отправиться в среду передачи данных.

Что содержится в заголовках, которыми упаковываются данные? Это зависит от уровня модели передачи данных и того протокола, чей заголовок добавляется к сообщению, самые важные для нас протоколы и заголовки мы рассмотрим (IPv4, IPv6, TCP, UDP, Ethernet), но если говорить в общем, то заголовки содержат служебную информацию, которая помогает устройствам компьютерной сети определить: кому принадлежит данное сообщение, куда его дальше отправить, не повредилось ли сообщение, какое сообщение в полученной последовательности является первым, а какое вторым и многое другое.

Принцип инкапсуляции данных для модели стека протоколов TCP/IP показан ниже на Рисунке 1.16.1.

Рисунок 1.16.1 Принцип инкапсуляции данных в модели стека протоколов TCP/IP

Здесь у нас есть пользователь, который хочет отправить свое другу сообщение: «Привет, Вася!». Этот пользователь открывает почтовый клиент, вводит сообщение и нажимает кнопку «Отправить». Пока пользователь вводит сообщение и пока его обрабатывает почтовый клиент, оно представлено в виде «Пользовательских данных», как только это сообщение попадет на транспортный уровень, он превратится в сегмент или дейтаграмму (в зависимости от протокола, который будет использован для передачи: TCP или UDP), более того, если пользовательские данные будут слишком большими, то на транспортном уровне будет выполнена фрагментация, то есть данные пользователя будут разбиты на сообщения поменьше и к каждому сообщению будет добавлен заголовок транспортного уровня, по которому принимающая сторона сможет снова собрать сообщение, которое послал пользователь, а также определить: какому приложение следует отправить полученные данные на обработку.

После того, как транспортный уровень закончит свои операции, он передаст получившиеся сообщения на сетевой уровень, сетевой уровень поверх заголовка транспортного уровня добавит свой заголовок и получится пакет, то есть для сетевого уровня данными уже являются сегменты и дейтаграммы, которые приходят к нему с транспортного уровня. По заголовку сетевого уровня маршрутизаторы/роутеры смогут составить маршрут, по которому будет двигаться пакет в компьютерной сети.

Далее пакеты спустятся на канальный уровень, для канального уровня данными уже являются пакеты. На канальном уровне поверх заголовка сетевого уровня будет добавлен заголовок канального уровня, но, кроме того, после того, как будет добавлен заголовок, клиентский компьютер посчитает контрольную сумму получившейся конструкции и запишет ее после пользовательских данных, чтобы принимающее устройство смогло проверить: а не повредились ли данные при передаче по сети. Вся конструкция целиком называется кадром. Сетевые карты компьютеров и коммутаторы для передачи данных пользуются заголовками канального уровня.

Перед тем, как отправить данные в канал связи, передающий компьютер превратит полученные кадры в последовательность бит. Собственно, сама передача данных ведется в физической среде, которая определяет скорость передачи данных и некоторые другие важные характеристики компьютерной сети. Тут стоит сказать, что все вышеописанные операции ведутся внутри передающего компьютера и всё это вместе называется инкапсуляцией данных. Если говорить о устройствах физического уровня, то можно вспомнить хабы и сетевые концентраторы с их недостатками, к счастью, они уже не используются.

Мы рассмотрели инкапсуляцию данных в модели TCP/IP, если говорить про модель OSI 7, то здесь будет несколько незначительных отличий, о которых мы уже говорили выше, основной принцип останется тем же.

1.16.3 Декапсуляция данных

Давайте теперь посмотрим, что будет происходить на принимающей стороне, то есть разберемся с принципом декапсуляции данных в моделях TCP/IP и OSI 7. Декапсуляция данных – это процесс обратный инкапсуляции, если при подготовке данных к передаче мы их запаковывали, то на принимающей стороне мы их будем распаковывать, если все понятно, то можете пропустить раздел этот раздел, если нет, то давайте разбираться. Декапсуляция данных показана на Рисунке 1.16.2.

Рисунок 1.16.2 Принцип декапсуляции данных в модели стека протоколов TCP/IP

Как видите, второй рисунок ничем не отличается от первого, разница только в направлении стрелки, которая показывает, что компьютер Васи занимается приемом данных, то есть идет процесс декапсуляции данных. Итак, компьютер Васи, подключенный витой парой к компьютерной сети получает сообщения на скорости 100 Мбит/c, которые на физическом уровне представлены в виде последовательности бит, эти биты поступают на канальный уровень и на нем принимающий компьютер собирает из них кадры, по заголовку кадра компьютер Васи понимает, что это сообщение принадлежит ему, а по контрольной сумме компьютер понимает, что сообщение не было повреждено в процессе передачи по сети.

Компьютер Васи понимает, что пользователь не сможет самостоятельно разобраться с кадрами и понять, что в них находится, кроме того, компьютер Васи может быть транзитным устройством, то есть передавать данные дальше, ему нужно убедиться, что эти данные действительно для него, чтобы в этом убедиться, ему нужно убрать заголовок канального уровня и контрольную сумму и заглянуть в заголовок сетевого уровня, в заголовке сетевого уровня находятся логические адреса, которые однозначно идентифицируют узел в компьютерной сети. Принимающий компьютер проанализировал заголовок сетевого уровня и понял, что эти данные действительно для него и их нужно обрабатывать дальше, поэтому он снимает сетевой заголовок и видит заголовок транспортного уровня.

Заголовок транспортного уровня содержит подсказку для компьютера Васи о том, в какой последовательности нужно собрать сегменты, чтобы из них получились исходные данные, а также по этому заголовку компьютер видит какому прикладному приложению отправить полученные данные на обработку, в нашем случае это почтовый клиент. Как только почтовый клиент получит данные от транспортного уровня и обработает их, он оповестит Васю о том, что пришло новое сообщение. Давайте объединим два наших рисунка, чтобы увидеть картину целиком.

Рисунок 1.16.3 Инкапсуляция и декапсуляция данных в модели стека протоколов TCP/IP или процесс приема и передачи данных в компьютерной сети

Из рисунка видно, что при помощи протокола прикладного уровня общаются клиентские приложения, на транспортном уровне происходит взаимодействие двух компьютеров, как логических устройств, также у компьютеров есть сетевая библиотека, которая помогает ему принимать решения о том, что делать с полученными пакетами, а также у компьютера есть такое устройство, как сетевая карта, которая дает ему доступ к физическим ресурсам компьютерной сети, то есть позволяет подключаться к этой самой сети.

Как видите, ничего сложного в декапсусляции и инкапсуляции нет, это похоже на процесс запаковки и распаковки конфет: на заводе они запаковываются в фантики, а перед тем как их съесть, вы эти фантики разворачиваете.

1.16.4 Выводы

Давайте подведем итоги разговору о принципе инкапсуляции и декапсуляции данных, который реализован в моделях передачи данных TCP/IP и OSI 7, то есть этот принцип работает во всех компьютерных сетях, как в самых маленьких, так и в самых больших, вне зависимости от типа сетевого трафика, передаваемого по компьютерной сети.

Пользователь или конечный потребитель услуги взаимодействует с приложениями, то есть с самым верхним уровнем модели передачи данных. То есть протоколы верхнего уровня используются для взаимодействия приложений друг с другом, так, например, http-клиент или просто браузер взаимодействует с http-сервером в сети Интернет по одноименному протоколу (в качестве примера веб-сервера можно привести сервер Apache), особенностью схемы взаимодействия клиент-сервер в данном случае является то, что ни клиентское, ни серверное приложение ничего не знают о существование компьютерной сети, даже если клиент находится в Сибири, а сервер в Нью-Йорке, так как от этих приложений эта информация скрыта, благодаря принципу инкапсуляции данных, эти приложения общаются на своем уровне при помощи http-сообщений: клиент шлет запросы, а сервер ответы.

С верхних уровней данные попадают на транспортный уровень, этот уровень отвечает за взаимодействие двух конечных узлов, он помогает узлам разделять трафик различных приложений при отправки и при получении, но кроме этого, транспортный уровень делит большие объемы данных, которые пользователи отправляют, на небольшие фрагменты, каждому такому фрагменту на транспортном уровне добавляется специальный заголовок, который нужен для того, чтобы принимающая сторона смогла собрать из мелких сообщений исходные данные. На транспортном уровне также еще нет представления о устройстве сети, так как транспортный уровень создает надежный виртуальный канал поверх ненадежной сети передачи данных, а нижние уровни от него изолированы.

Сообщения транспортного уровня спускаются на сетевой уровень и к ним добавляется сетевой заголовок, этот заголовок помогает маршрутизаторам определить путь, по которому будут следовать данный при их передаче из пункта А в пункт Б, то есть здесь у нас появляется представление о логической топологии компьютерной сети, но нет понимания того, как получить физический доступ к ресурсам нашей сети, эта информация сокрыта от сетевого уровня.

С сетевого уровня пакеты попадают на канальный уровень и к ним добавляются соответствующие заголовки, после чего они становятся кадрами. Канальный уровень дает доступ нашему компьютеру к реальным ресурсам компьютерной сети, то есть определяет интерфейсы и технологии, по которым будет осуществляться передача данных от узла к узлу. А также на канальном уровне реализована функция проверки целостности данных.

После того, как кадр будет сформирован, компьютер превратит его в последовательность нулей и единиц и отправит эту последовательность по линии связи. Если говорить коротко, то принцип инкапсуляции и декапсуляции данных решает проблему изоляции и разграничения функционала между уровнями модели передачи данных, это всё возможно благодаря тому, что на каждом уровне данные оборачиваются в дополнительный заголовок, когда они готовятся к передаче, а на приемной стороне эти заголовки снимаются.

Передача данных в компьютерных сетях реферат по программированию и компьютерам

БАЛТИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Н10 Реферат на тему «Передача данных в компьютерной сети» Выполнил: студент гр. Р-132 Давлетшин А.К. Преподаватель: Морозов С.М Санкт-Петербург 1998 г. Содержание. стр. Введение…………………………………………………………………………………….…2 Немного о прошлом………………………………………………………………………..….3 Основы технологии internet…………………………………………………………………..5 Семейство протоколов TCP/IP…………………………………………………………….…8 Адресация в сети……………………………………………………………………………..11 …и о будущем………………………………………………………………………………..13 Список литературы…………………………………………………………………………..14 2 использование стека TCP/IP. ARPANET стала магистральной сетью Internet и активно использовалась для многочисленных экспериментов с TCP/IP. Окончательный переход к технологии internet произошел в январе 1983 г. В это же время сеть ARPANET была разбита на две независимые части. Одна из них предназначалась для исследовательских целей, и за ней было оставлено название ARPANET; вторая, несколько большая по масштабу сеть MILNET, должна была отвечать за военные коммуникации. Для того чтобы стимулировать адаптацию и использование новых протоколов в университетских кругах, DARPA сделало реализацию TCP/IP доступной, предлагая ее за низкую цену. В это время большинство факультетов, занимающихся исследованиями в компьютерной области, использовало версию ОС Unix от Berkeley Software Distribution (Berkeley Unix, или BSD Unix) университета шт. Калифорния в Беркли. Субсидировав компанию Bolt Beranek and Newman (BBN) с целью реализации ею протоколов TCP/IP для использования вместе с Unix, а также университет в Беркли для интеграции этих протоколов в свою версию популярной операционной системы, DARPA добилось того, что более 90% компьютерных факультетов университетов адаптировали новую сетевую технологию. Версия BSD стала стандартом de facto для реализаций стека протоколов TCP/ IP. Такую большую популярность она приобрела во многом благодаря тому, что обеспечивает больше, чем просто базовые internet-протоколы. Помимо стандартных прикладных программ TCP/IP, BSD предоставляет набор сетевых утилит, сходных с Unix- службами, используемыми на автономной машине. Основное преимущество этих утилит состоит в том, что они аналогичны стандартным средствам Unix. Сейчас поддержку стека протоколов TCP/IP встраивают в свои операционные системы многие компании, в том числе Microsoft, Novell и Apple. Большое количество независимых поставщиков работает над продуктами, расширяющими возможности TCP/IP, добавляя поддержку интерактивных приложений, защиту информации, речевую почту и средства коллективной работы. Но вернемся в начало прошлого десятилетия. Сетевые коммуникации становятся критически важной составляющей научных исследований. Осознав этот факт, National Science Foundation приняла активное участие в расширении Internet с целью сделать стек TCP/IP доступным максимальному числу исследовательских организаций. С 1985 г. NSF реализовывала программу создания сетей вокруг шести своих суперкомпьютерных центров. В 1986 г. была создана магистральная сеть NSFNET, которая в конце концов, объединила все эти центры и связала их с ARPANET. К началу 90-х гг. Internet объединяла уже сотни отдельных сетей в США и Европе. К мировой Сети помимо научных институтов и университетов стали подключаться компьютерные компании и большие корпорации нефтяной, автомобильной и электронной индустрии, а также телефонные компании. Кроме того, многие организации использовали TCP/IP для создания своих корпоративных сетей, которые не являются компонентами большой Internet. В наши же дни Internet проникает буквально во все сферы человеческой жизни, и сейчас уже всерьез говорят о влиянии мировой сети на наше мировоззрение и мировосприятие. 5 Основы технологии internet. Итак, создатели технологии internet исходили из двух основополагающих соображений: • невозможно создать единую физическую сеть, которая позволит удовлетворить потребности всех пользователей; • пользователям нужен универсальный способ для установления соединений друг с другом. В пределах каждой физической сети, подсоединенные к ней компьютеры, используют ту или иную технологию (Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, соединение типа «точка-точка», а в последнее время к этому списку добавились сеть АТМ и даже беспроводные технологии). Между механизмами коммуникаций, зависящими от данных физических сетей, и прикладными системами встраивается новое программное обеспечение, которое обеспечивает соединение различных физических сетей друг с другом. При этом детали этого соединения «скрыты» от пользователей и им предоставляется возможность работать как бы в одной большой физической сети. Такой 6 способ соединения в единое целое множества физических сетей и получила название internet. Для соединения двух и более сетей в internet используются маршрутизаторы (routers) — компьютеры, которые физически соединяют сети друг с другом и с помощью специального программного обеспечения передают пакеты из одной сети в другую. Технология internet не навязывает какой-то определенной топологии межсетевых соединений. Добавление новой сети к internet не влечет за собой ее подсоединения к некоторой центральной точке коммутации или установки непосредственных физических соединений со всеми уже входящими в internet сетями. Маршрутизатор «знает» топологию internet за пределами тех физических сетей, которые он соединяет, и, основываясь на адресе сети назначения, передает пакет по тому или иному маршруту. В internet используются универсальные идентификаторы подсоединенных к ней компьютеров (адреса), поэтому любые две машины имеют возможность взаимодействовать друг с другом. В internet также должен быть реализован принцип независимости пользовательского интерфейса от физической сети, то есть должно существовать множество способов установления соединений и передачи данных, одинаковых для всех физических сетевых технологий. Фундаментальным принципом internet является равнозначность всех объединенных с ее помощью физических сетей: любая система коммуникаций рассматривается как компонент internet, независимо от ее физических параметров, размеров передаваемых пакетов данных и географического масштаба. Рис. 1. Внут рення я струк тура сети intern et — физические сети соединены с помощью маршрутизаторов. Семейство протоколов ТСР/IP позволяет построить универсальную сеть, реализующую принципы, которые рассмотрены в предыдущем разделе, и включает в себя протоколы 4-х уровней коммуникаций. Рис. 2. Четыре уровня стека протоколов TCP/IP. • Уровень сетевого интерфейса отвечает за установление сетевого соединения в конкретной физической сети — компоненте internet, к которой подсоединен компьютер. На этом уровне работают драйвер устройства в операционной системе и соответствующая сетевая плата компьютера. • Сетевой уровень — основа ТСР/IP. Именно на этом уровне реализуется принцип межсетевого соединения, в частности маршрутизация пакетов по internet. На сетевом уровне протокол реализует ненадежную службу доставки пакетов по сети от системы к системе без установления соединения (connectionless packet 7 UDP занимает системные ресурсы только в момент отправки или получения данных. Поэтому если распределенная система осуществляет непрерывный обмен данными между клиентом и сервером, связь с помощью транспортного уровня TCP окажется для нее более эффективной. Если же коммуникации между хост-компьютерами осуществляются редко, предпочтительней использовать протокол UDP. Почему же существуют два транспортных протокола TCP и UDP, а не один из них? Дело в том, что они предоставляют разные услуги прикладным процессам. Большинство прикладных программ пользуются только одним из них. Программист выбирает тот протокол, который наилучшим образом соответствует его потребностям. Если нужна надежная доставка, то лучшим может быть TCP, если же нужна доставка датаграмм, то лучше может быть UDP. Если нужна эффективная доставка по длинному и ненадежному каналу передачи данных, то лучше может подойти протокол TCP, если же нужна эффективность на быстрых сетях с короткими соединениями, то лучшим может быть протокол UDP. Среди известных распределенных приложений, использующих TCP, — такие как Telnet, FTP и SMTP. Протоколом UDP пользуется, в частности, протокол сетевого управления SNMP. Протоколы прикладного уровня ориентированы на конкретные прикладные задачи. Они определяют как процедуры по организации взаимодействия определенного типа между прикладными процессами, так и форму представления информации при таком взаимодействии. Протокол TELNET позволяет обслуживающей машине рассматривать все удаленные терминалы как стандартные «сетевые виртуальные терминалы» строчного типа, работающие в коде ASCII, а также обеспечивает возможность согласования более сложных функций (например, локальный или удаленный эхо-контроль, страничный режим, высота и ширина экрана и т.д.) TELNET работает на базе протокола TCP. На прикладном уровне над TELNET находится либо программа поддержки реального терминала (на стороне пользователя), либо прикладной процесс в обсуживающей машине, к которому осуществляется доступ с терминала. Работа с TELNET походит на набор телефонного номера. Пользователь набирает на клавиатуре что-то вроде telnet delta и получает на экране приглашение на вход в машину delta. Протокол TELNET существует уже давно. Он хорошо опробован и широко распространен. Создано множество реализаций для самых разных операционных систем. Протокол FTP (File Transfer Protocol) распространен также широко как TELNET. Он является одним из старейших протоколов семейства TCP/IP. Также как TELNET он пользуется транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных операционных систем, которые хорошо взаимодействуют между собой. Пользователь FTP может вызывать несколько команд, которые позволяют ему посмотреть каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать один или несколько файлов. Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) поддерживает передачу сообщений (электронной почты) между произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспортных служб. Он может работать даже в сетях, не использующих протоколы семейства TCP/IP. Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Сетевая файловая система NFS (Network File System) впервые была разработана компанией Sun Microsystems Inc. NFS использует транспортные услуги UDP и позволяет монтировать в единое целое файловые системы нескольких машин с ОС UNIX. Бездисковые рабочие станции получают доступ к дискам файл-сервера так, как будто это 10 их локальные диски. NFS значительно увеличивает нагрузку на сеть. Если в сети используются медленные линии связи, то от NFS мало толку. Однако, если пропускная способность сети позволяет NFS нормально работать, то пользователи получают большие преимущества. Поскольку сервер и клиент NFS реализуются в ядре ОС, все обычные несетевые программы получают возможность работать с удаленными файлами, расположенными на подмонтированных NFS-дисках, точно также как с локальными файлами. Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) работает на базе UDP и предназначен для использования сетевыми управляющими станциями. Он позволяет управляющим станциям собирать информацию о положении дел в сети internet. Протокол определяет формат данных, их обработка и интерпретация остаются на усмотрение управляющих станций или менеджера сети. TCP и UDP идентифицируют приложения по 16-битным номерам портов. Серверы приложений обычно имеют заранее известные номера портов. Например, в каждой реализации TCP/IP, которая поддерживает сервер FTP, этот протокол передачи файлов получает для своего сервера номер TCP-порта 21. Каждый Telnet-сервер имеет TCP-порт 23, а сервер протокола TFTP (Trivial File Transfer Protocol) — UDP-порт 69. Службам, которые могут поддерживаться любой реализацией TCP/IP, назначаются номера портов в диапазоне от 1 до 1023. Назначение номеров портов находится в ведении организации Internet Assigned Numbers Authority (IANA). Клиент приложения обычно «не интересуется» номером своего порта для транспортного уровня, который он использует. Ему лишь необходимо гарантировать, что этот номер уникален для данного хоста. Номера портов клиентов приложений принято называть краткосрочными (т.е. недолговечными), поскольку в общем случае клиенты существуют ровно столько времени, сколько работающий с ним пользователь нуждается в соответствующем сервере. (Серверы, напротив, находятся в рабочем состоянии все время, пока включен хост, на котором они работают.) В большинстве реализаций TCP/IP краткосрочным номерам портов выделен диапазон от 1024 до 5000. Internet Protocol (IP) — основной протокол сетевого уровня, позволяющий реализовывать межсетевые соединения. Он используется обоими протоколами транспортного уровня. IP определяет базовую единицу передачи данных в internet, IP- дейтаграмму, указывая точный формат всей информации, проходящей по сети TCP/IP. Программное обеспечение IP выполняет функции маршрутизации, выбирая путь данных по паутине физических сетей. Для определения маршрута поддерживаются специальные таблицы; выбор осуществляется на основе адреса сети, к которой подключен компьютер- адресат. Протокол IP определяет маршрут отдельно для каждого пакета данных, не гарантируя надежной доставки в нужном порядке. Он задает непосредственное отображение данных на нижележащий физический уровень передачи и реализует тем самым высокоэффективную доставку пакетов. Кроме IP, на сетевом уровне используются также протоколы ICMP и IGMP. ICMP (Internet Control Message Protocol) отвечает за обмен сообщениями об ошибках и другой важной информацией с сетевым уровнем на другом хосте или маршрутизаторе. IGMP (Internet Group Management Protocol) используется для отправки IP-дейтаграмм множеству хостов в сети. На самом нижнем уровне — сетевого интерфейса — используются специальные протоколы разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol) и RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Эти протоколы применяются только в определенных типах физических сетей (Ethernet и Token Ring) для преобразования адресов сетевого уровня в адреса физической сети и обратно. 11 Адресация в сети. Коммуникационная система считается универсальной, если она предоставляет возможность любому хосту взаимодействовать с любым другим хостом. Для того чтобы добиться такой универсальности, необходимо определить глобальный метод идентификации компьютеров в распределенной системе для доступа к ним. В TCP/IP выбрана схема идентификации, аналогичная адресации в физических сетях. Каждому сетевому интерфейсу присваивается уникальный 32-битный адрес (IP-адрес), который используется для всех коммуникаций с этим интерфейсом по internet. IP-адрес компьютера имеет определенную структуру. Она задает идентификатор сети, к которой подсоединен компьютер, и уникальный идентификатор самого компьютера. На рисунке 4 показаны различные классы internet-адресов. Рис. 4. Классы IP-адресов. Для 32-битных IP- адресов принята десятичная нотация, в которой каждый из четырех 12 Список литературы. 1. Крейг Хант, «Персональные компьютеры в сетях TCP/IP», «BHV-Kиев», 384 стр., 1997 г. ISBN: 6773300192 2. Лоу Д., «Компьютерные сети для «чайников», «Диалектика», 256 стр., 1996 г. ISBN 5-85225-030-9 1-56884-079-9 3. Нанс Б., «Компьютерные сети», «Бином», 400 стр., 1996 г. ISBN 5-89350-024-5 1-56529-824-1 4. Стен Шатт, «Мир компьютерных сетей», «BHV-Kиeв», 288 стр., 1996 г. ISBN 5-7733-0028-1 0-07-057063-9 5. Золотов С., «Протоколы Internet», «BHV-Санкт-Петербург», 304 стр., 1998 г. ISBN 5-7791-0076-4 15 16

Основы компьютерных сетей. Тема №1. Основные сетевые термины и сетевые модели

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.


Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, — это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример — это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу — это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:


TFTP-

это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая. Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология — это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология — это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая — это как мы расположили устройства, а логическая — это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать — это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO — International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI, релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения — e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие — датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.
На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне — кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно — это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта — 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.
Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется — Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием — уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть — это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI — не сетевые модели! Token Ring — это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

Организация и расчёт параметров сетей и передачи данных (1)


Подборка по базе: Практическая работа 1.docx, Практическая работа 2_Волянская С.А..doc, Батурин. Курсовая. Правоотношение. Исправленный вариант.docx, Расчетно-графическая работа — оснастка.docx, Бирюк В.В. Расчет идеального.pdf, Довгялло А.И. Расчет теплообменника.pdf, Практическая работа к теме 4.docx, практическая работа № 3 Осиева Ю.В..docx, Практическая работа № 2.docx, Контрольная работа по истории Древнего мира «3 четверть» (5 клас

Министерство образования и науки Самарской области

ГАПОУ СО «Самарский государственный колледж»


ДОПУСК ЗАЩИТЕ

Зав. отделением

_____________________

_____________________

«___»__________ 202__ г.

КУРСОВАЯ РАБОТА
Построение и расчёт параметров сетей и передачи данных

(тема)

Студент: Данилов В.П. ___________

Ф.И.О. подпись

Группа: СА-19-01
Программа подготовки специалистов среднего звена

09.02.06 Сетевое и системное администрирование

Оценка ___________________________________
Руководитель: ____________ ___________

Ф.И.О подпись
Рецензент: ____________ ____________

Ф.И.О подпись

Самара, 2021

Оглавление

Введение


  1. Теоретическая часть.

1.1. Компьютерные сети.

1.1.1 Определение компьютерных сетей.

1.1.2. Классификации сетей.

1.2. История компьютерных сетей.

1.2.1. Начало развития.

1.2.2. Появления ARPANET.

1.3. Глобальная сеть.

1.3.1. Определение глобальной сети.

1.4. Локальная вычислительная сеть.

1.4.1. Определение ЛВС.

1.4.2. Виды ЛВС.

1.4.2.1 Одноранговые ЛВC.

1.4.2.2 ЛВС с цетрализованным управлением.

1.4.3. Топологии локальных сетей.

1.4.3.1 Преднозначение топологий.

1.4.3.2. Топология с общей шиной.

1.4.3.3. Кольцевая топология.

1.4.3.4. Топология звезда.

1.4.3.5. Полносвязная топология.

1.4.3.6. Неполносвязная топология.

1.4.3.7. Смешанная топология.

1.5. Принцип построение локальных сетей.

1.6. Принципы и алгоритмы маршрутизации пакетов.

1.6.1. Принципы маршрутизации пакетов.

1.6.2. Механизм доставки пакетов.


  1. Практическая часть.

2.1. Построение макета офиса.

2.2. Построение макета рабочих мест для сотрудников.

2.3. Выбор ЛВС и сетевого оборудования.

2.4. Построение макета маршрута кабеля.

2.5. Подсчёт используемых ресурсов используемых для построение ЛВС.

2.6. Скорость передачи и приема данных.

Заключение

Введение.

Сегодня уже трудно представить себе, как люди жили когда-то без столь удобного и полезного инструмента, как локальные сети. Возникновение и развитие сетей дало новый, надежный и высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Так же, как и другие ресурсы в сфере информационных технологий, сети первоначально использовались для научных целей и военных целей, затем получив распространение во всех областях человеческой деятельности.

Выбранная мной тема актуальна, так как локальная сеть объединяет несколько компьютеров и дает возможность пользователям совместно использовать ресурсы компьютеров и подключенных к сети периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, модемов), а также и многое другое.

Объект исследования — локальные компьютерные сети на предприятии.
Цель исследования – показать особенности локальной компьютерной сети:


  1. Структуру.

  2. Классификацию.

  3. Назначение.

  4. Топологию.

Задачи исследования:


  1. Раскрыть понятие локальной компьютерной сети .

  2. Дать основные характеристики локальной сети.

  3. Рассмотреть структуру локальных компьютерных сетей.

  4. Показать классификацию компьютерных локальных сетей.

  5. Определить назначение локальной сети.

  6. Проанализировать топологию локальной сети.

  7. Разобрать принципы построение локальной сети.

  8. Построить макет локальной сети офиса.

  9. Проанализировать используемое оборудование.

  10. Проанализировать скорость приема и передачи данных

При решении поставленных задач основным методом является анализ литературы по данной теме.
1.Теоретическая часть.

1.1. Компьютерные сети.

1.1.1. Определение компьютерных сетей.

При физическом соединении двух и более компьютеров образуются компьютерные сети. Компьютерные сеть из себя представляет связь компьютеров или компьютерного оборудования (сервер, маршрутизаторы и т.п.). Для передачи информации в компьютерных сетях могут быть использованы различные физические явления, как правило это различные виды электрических или световых сигналов и электромагнитного излучения.

Назначение всех видов компьютерных сетей определяются двумя функциями:


  1. Обеспечивают совместную работу компьютеров и других устройств коллективного пользования ( принтеры, сканеры и т.п).

  2. Обеспечивают совместный доступ и совместное использование как аппаратных, так и программных информационных ресурсов сети ( дискового пространства, коллективных баз данных и др.).

Компьютерные сети распределяются на:


  1. Вычислительные — предназначены главным образом для решения заданий пользователей с обменом данными между их абонентами.

  2. Информационные — ориентированы в основном на предоставление информационных услуг пользователям.

  3. Смешанные (информационно-вычислительные) — совмещают функции первых двух.

1.1.2. Классификации сетей.
1.2. История компьютерных сетей.

1.2.1 Начало развития.

Развитие компьютерных сетей происходило, в первую очередь, за счет развития двух более крупных направлений технологии – вычислительной техники и коммуникаций. Первые попытки создать возможность работы с вычислительной техникой сразу нескольких пользователей заключалось в загрузке в мэйнфрейма (основной компьютер) нескольких готовых пакетов данных, которые были заранее подготовлены и нуждались в обработке.

Первоначальное развитие этой технологии происходило на протяжении 50-х годов XX века, когда компьютеры представляли собой громоздкие и неудобные устройства, обрабатывающие информацию крайне длительное время. На тот момент удобство пользователя находилось на одном из последних мест в развитии, а основное внимание уделялось повышению мощности.

Следующим прообразом компьютерных сетей стало создание отдельных терминалов, имеющих полноценные собственные устройства ввода-вывода и работающие напрямую с одним общим компьютером. Для самого пользователя работа за таким устройством была куда более удобной – он мог не замечать, что мощности компьютера параллельно используются еще несколькими людьми. Именно тогда стали появляться первые сети, чей принцип работы заключался лишь в банальном физическом удалении терминалов на определенные расстояния.

Как только начали появляться более компактные компьютеры – это произошло в 70-х годах, позволить себе их установку могли все больше предприятий, поэтому необходимость использования какого-либо средства связи возрастала и тогда возникли первые приближенные к современным способы объединения компьютеров в сеть и потребность в монтаже компьютерных сетей.
1.2.2 Появление ARPANET.

В 1969 году произошло знаковое событие – минобороны США приняло решение об объединении всех основных компьютерных узлов в общую сеть. Передача данных осуществлялась между ними по коммутируемому кабелю, а для ее осуществления были созданы специальные операционные системы и огромное количество сложных сопутствующих протоколов.

Впоследствии, коммутируемые кабели телефонных сетей станут одним из основных способов передачи данных вплоть до середины 80-х годов.

Принцип передачи данных по телефонному кабелю, при этом, уже в первые годы существования компьютерных сетей претерпел определенные изменения. Так, в отличие от непрерывного потока информации, который мог подвергаться искажениям и мешать другим пользователям работать с сетью, как это бывает со стандартным телефонным сигналом, компьютерные данные отправлялись сразу готовыми закрытыми пакетами, что позволяло одновременно использовать один и тот же кабель множеству пользователей.

Важную роль в развитии сетей сыграло появление персональных компьютеров, унификация их комплектующих и программного обеспечения. Так начали появляться первые сетевые протоколы – это произошло в 80-х годах. К концу века однозначным лидером среди них стал протокол Ethernet, способный обеспечивать скорость передачи данных в первом поколении своего развития со скоростью 10 Мбит/с, а на данный момент поддерживающий скорость передачи, превышающую 1 Гбит/с.
1.3. Глобальные компьютерные сети.

1.3.1. Определение глобальной сети.

Глобальные вычислительные сети служат для объединения разрозненных сетей так, чтобы пользователи и компьютеры, где бы они ни находились — в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара, могли взаимодействовать со всеми остальными участниками глобальной сети.

Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи, лежащие в основе современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, концепции коммутации и маршрутизации пакетов.

Глобальные компьютерные сети очень многое от телефонных сетей того времени. Главное технологический прорыв, который привел с собой первые глобальные компьютерные сети, состояло в отказе от принципа коммутации каналов, на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.

Глобальные сети чаще всего создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам, такие компании называют провайдерами. Такие сети называют публичными или общественными. Также глобальные сети создаются крупными корпорациями для своих внутренних нужд, в этом случае сеть называется частной, но подобные варианты сети встречаются редко. Чаще всего компьютерные сети используются как корпоративными, такие сети пользуются услугами или оборудованием общественной глобальной сети, но дополняет эти услуги или оборудование своим собственным.
1.4. Локальная вычислительная сеть.

1.4.1. Определение локальной вычислительной сети.

Соединение нескольких персональных компьютеров между собой (в доме, офисе, фирме или институт и т.п.) таким образом, что между ними могут передаваться данные можно назвать локальной вычислительной сетью (ЛВС). На данный момент использование ЛВС является значительно более эффективным вариантом соединение нескольких персональных компьютеров в одну сеть.

Передача данных между персональными компьютерами зародилась с самого начала их использования. Совместное использование нескольких вычислительных устройств позволяет объединить их ресурсы или распределить между ними конкретные вычислительные задачи, сделав использование подобных устройств более эффективными.

Локальные сети могут иметь совершенно различный масштаб: от двух или нескольких персональных компьютеров объединенных между собой (локальная сеть в квартире и т.п.), до сотен (офисов, институтов и т.п).
1.4.2. Виды локальных вычислительных сетей.

1.4.2.1. Одноранговые локальные вычислительных сети.

Одноранговая вычислительная сеть (одноранговая ЛВС, децентрализованная ЛВС, пиринговая сеть, peer-to-peer LAN, peer LAN, P2P, равноправная или одноуровневая) — «безсерверная» организация построения сети, которая допускает включение в нее как персональных компьютеров различной мощности, так и терминалов ввода-вывода.

В сетях с децентрализованным управлением нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и единого компьютера для хранения данных. Одноранговая локальная сеть – это ЛВС равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя и, как правило, пароль для входа в него в момент загрузки ОС. Каждое устройство подобной сети может определить состав файлов и правила их пользования, которые он предоставить другим устройствам сети, так называемые public files. Устройства данной сети могут работать как со своими файлами, так и с файлами предоставляемыми другими её устройствами. Подключение подобных ЭВМ в одноранговую сеть чаще всего происходит с использованием высокочастотными коаксиальными кабельными линиями связи. Каждая рабочая станция может выполнять функции, как клиента, так и сервера, т.е. предоставлять ресурсы другим рабочим станциям и использовать ресурсы других рабочих станций.
Достоинства:


  1. Низкая стоимость.

  2. Высокая надежность.

Недостатки:


  1. Работа ЛВС эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10.

  2. Слабая защита информации.

  3. сложность обновления и изменения ПО рабочих станций.

1.4.2.2. Локальные вычислительных сети с централизованным управлением.

ЛВС с централизованным управлением (серверная ЛВС, многоуровневая, двухранговая или иерархическая) — в ЛВС с централизованным управлением существуем ЭВМ (сервер), который обеспечивает взаимодействие между рабочими станциями (ЭВМ), выполняет функцию хранения данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту (рабочей станции). Клиент обрабатывает полученные данные с сервера и предоставляет результаты обработки пользователю, но тут необходимо отметить, что обработка данных может также осуществляться на сервере.

В подобной сети, в которой сервер предназначен для выдачи клиентам информации по запросам, называют сетями с выделенным файл-сервером.

Необходимо отметить, что в данной сети клиенту доступны только ресурсы сервера. Но рабочие станции входящие в подобную сеть могут также организовать между собой одноранговую сеть.

Чаще всего программное обеспечение, управляющее работой ЛВС с централизованным управлением, состоит из:


  1. Серверной операционной системы установленной на центральном ЭВМ (сервере).

  2. ПО на рабочих станциях, которое предоставляет набор программ для работы с центральным сервером. При этом на рабочих станциях могут быть установлены различные операционные системы.

В ЛВС с централизованным управлением сервер чаще всего представляет из себя:


  1. Файловый сервер — хранение совместно обрабатываемых файлов или их обработка.

  2. Сервер баз данных — на сервере размещается сетевая база данных.

  3. Принт-сервер — к ЭВМ подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть выведена информация сразу с нескольких рабочих станций.

  4. Почтовый сервер — сервер хранит информацию о отправленных и полученных данных по ЛВС.

Достоинства:


  1. Высокая скорость обработки информации.

  2. Чаще всего обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности.

  3. Проще в управлении.

Недостатки:


  1. Значительно дороже из-за выделенного сервера.

  2. Менее гибкая.

1.4.3. Топологии локальных вычислительных сетей.

1.4.3.1 Преднозначение топологий.

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение ЭВМ в сети относительно друг друга и способов соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к ЛВС, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, т.к каждый сеанс связи может производится каждый раз по новому пути.

Топология определяет требования к оборудованию, тип и количество используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Даже если выбирать топологию пользователю сети приходится не часто, знать об их достоинствах и недостатках надо.
1.4.3.2. Топология с общей шиной.

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило — это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне неустойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля. Топология с общей шиной показана на рисунке 1.

Рисунок 1

1.4.3.3. Кольцевая топология.

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный. Кольцевая топология изображена на рисунке 2.
Рисунок 2

1.4.3.4. Топология звезда.

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной. Топология звезда показана на рисунке 3.
Рисунок 3.

1.4.3.5. Полносвязная топология.

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер. Полносвязная топология показана на рисунке 4.
Рисунок 4.

1.4.3.6. Неполносвязная топология.

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить. Неполносвязная топология на рисунке 5.
Рисунок 5.

1.4.3.7. Смешанная топология.

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях. Смешанная топология на рисунке 6.
Рисунок 6.

1.5. Принцип построение локальных сетей.

Чаще всего в локальных сетях используются два основных типа передачи данных между компьютерами – по проводам, такие сети называются кабельными и используют технологию Ethernet, а также с помощью радиосигнала по беспроводным сетям, построенных на базе стандарта IEEE 802.11, который более известен пользователям под названием Wi-Fi.

На сегодняшний день проводные сети до сих пор обеспечивают самую высокую пропускную способность, позволяя пользователям обмениваться информацией со скоростью до 100 Мбит/c (12 Мб/c) или до 1 Гбит/с (128 Мб/с) в зависимости от используемого оборудования (Fast Ethernet или Gigabit Ethernet). И хотя современные беспроводные технологии чисто теоретически тоже могут обеспечить передачу данных до 1.3 Гбит/c (стандарт Wi-Fi 802.11ac), на практике эта цифра выглядит гораздо скромнее и в большинстве случаев не превышает величину 150 – 300 Мбит/с. Виной тому служит дороговизна высокоскоростного Wi-Fi оборудования и низкий уровень его использования в нынешних мобильных устройствах.

Как правило, все современные сети устроены по одному принципу: компьютеры пользователей (рабочие станции), оборудованные сетевыми адаптерами, соединяются между собой через специальные коммутационные устройства, в качестве которых могут выступать: маршрутизаторы (роутеры), коммутаторы (хабы или свитчи), точки доступа или модемы.

В самом начале необходимо определить основные требования к вашей будущей сети и ее масштаб. Ведь от количества устройств, их физического размещения и возможных способов подключения, напрямую будет зависеть выбор необходимого оборудования.

Чаще всего домашняя локальная сеть является комбинированной и в ее состав может входить сразу несколько типов коммутационных устройств. Чаще всего в домашних сетях используется топология звезда, в которой центральным узлом служит роутер. Например, стационарные компьютеры могут быть подключены к сети с помощью проводов, а различные мобильные устройства (ноутбуки, планшеты, смартфоны) – через Wi-Fi.

Если разбирать например сеть офиса в ее состав может также входить сразу несколько типов коммутационных устройств, помимо этого она может использовать несколько топологий. Но те же ноутбуки, планшеты, смартфоны можно также подключать через WI-FI.

Чтобы точно понимать, сколько и какого оборудования вам необходимо будет приобрести для создания будущей домашней сети или сети офиса, обязательно сначала составьте ее топологию. Нарисуйте схему расположения всех устройств-участников сети, которым потребуется кабельное подключение. В зависимости от этого выберите оптимальную точку размещения маршрутизатора и при необходимости, дополнительных коммутаторов. Каких-либо единых правил здесь нет, так как физическое расположение роутера и свитчей зависит от многих факторов: количества и типа устройств, а также задач, которые на них будут возложены; планировки и размера помещения; требований к эстетичности вида коммутационных узлов; возможностей прокладки кабелей и т.п.
1.6. Принципы и алгоритмы маршрутизации пакетов.

1.6.1. Принципы маршрутизации пакетов.

Маршрутизацию можно представить как совокупность средств, обеспечивающих наилучший маршрут передачи пакета данных от одного узла к любому другому. Объединение пакетных подсетей, работающих по своим собственным правилам, в составную сеть осуществляются через шлюзы. Каждый шлюз способен принять пакет из одной сети и доставить его по указанному адресу в другую сеть. В результате трансляции пакетов через последовательность шлюзов обеспечивается сквозная маршрутизация пакетов по всей сети.
1.6.2. Механизм доставки пакетов.

Для примерного представления как работает механизм доставки пакета рассмотрим IP-протокол межсетевого обмена в сетях с коммутацией пакетов. Любый пакет данных, отправляемый по сети, разделяется на фрагменты, которые снабжаются адресами отправителя и получателя, а также номером пакета. Такая система адресации позволяет любому шлюзу выбирать маршрут, основываясь на текущей информации о состоянии сети. При этом если отправить несколько пакетов, все эти пакеты скорее всего пройдут совершенно разный маршрут. Т.к пакеты несут информацию о своем месте в сообщении, последовательность их доставки в оконечный узел не играет никакой роли. Получатель расставит все фрагменты прибывшего пакета согласно их порядковым номерам. Данный протокол не обеспечивает порядок отправки пакетов, пакеты могут прийти не в том порядке в котором были отправлены.
2. Практическая часть.

2.1. Построение макета офиса.

Для начала построения компьютерной сети мне потребовалось набросать макет офиса, и я решил сделать небольшой офис на 6-7 кабинетов. Рисунок 7.
Рисунок 7.

Отдел кадров я решил сделать не особо большим, в моих планах было сделать там 3 рабочих места с учетом офисного оборудования.

Далее IT-отдел, на такой небольшой офис вполне хватит 2 системных администраторов, но с учетом возможных расширений и стажировок студентов мною было выделено помещение, в которое спокойно помещается 3 рабочих места.

Серверная, в данную комнату можно попасть только из IT-отдела, данное помещение было сделано не особо большим т.к кроме коммутаторов, роутеров и серверов там ничего располагаться не будет, большим плюсом будет являться то, что серверная имеет отдельное помещение от IT-отдела т.к требует особых условий.

Финансовый отдел особо ничем не выделяется, имеет средний размер и будет иметь 4 рабочих места и офисное оборудование.

Кабинет директора разделён на 2 комнаты, в первой сидит секретарь с 1 рабочим местом и офисным оборудованием, далее через эту комнату можно попасть в кабинет директора также с 1 рабочим местом и офисным оборудованием.

После кабинета директора идёт бухгалтерия, данное помещение рассчитано на 6 рабочих мест и офисное оборудование.

И последний кабинет — экономический отдел, этот отдел рассчитан также как и бухгалтерия на 6 рабочих мест и офисное оборудование.
2.2. Построение макета рабочих мест для сотрудников.

После построения макет помещений офиса я приступил к планированию рабочих мест. Сам офис мною было решено разделить на 2 части, на правую и левую в центрах которых находится коммутатор, в который и приходит интернет кабель, используя подобное разделение можно будет просто отлавливать проблемы с сетью в зависимости от части офиса, в которой она произошла. Я решил сразу на данном этапе раздать всем устройствам сети свои адреса и по итогу придерживался этим:


  • C 192.168.10.1 — 192.168.10.10 будут зарезервированны под сетевое оборудование (сервера, коммутаторы и роутеры).

  • С 192.168.10.11 — 192.168.10.100 будут использованы для подключения новых персональных компьютеров.

  • C 192.168.10.101 — 192.168.10.200 используются для телефонии, ведь почти у каждого сотрудника есть свой телефон на рабочем месте.

  • С 192.168.10.201 — 192.168.10.255 заняты под остальное компьютерное оборудование, в схеме данный диапазон адресов используется только для принтеров.

Рабочие места сотрудников показаны на рисунке 8.

Рисунок 8.


  1. Отдел кадров имеет 3 рабочих места в которые входят 3 персональных компьютера и 3 телефона, помимо рабочих мест в кабинете так же имеются 2 принтера.

  2. IT-отдел пожалуй самый маленький отдел насчитывает 3 рабочих места, в которые входят 2 рабочих места сисадминов с 2 пк и 1 рабочие места главного сисадмина с пк, принтером и телефоном.

  3. Серверная, в данной комнате находится только сетевое оборудование, роутер в который будет приходит интернет кабель, коммутатор, который отвечает за сеть в правой части офиса и 2 сервера.

  4. Финансовый отдел имеет 4 рабочих места с 4 пк и телефонами, так же имеются 2 принтера. Т.к комната находится с верхнего дальнего края, мною решено было поставить один из WI-FI роутеров именно туда.

  5. Кабинет секретаря также имеет 1 рабочие места с пк, телефон и принтером. Точно так же как и финансовый отдел находившийся в дальнем верхнем углу имеет WI-FI роутер, так и эта комната также находившийся в противоположном углу имеет WI-FI роутер, таким образом можно спокойно покрыть всю территорию офиса WI-FI сетью.

  6. Кабинет директора ничем особо не выделяется, имеет 1 рабочие места с пк и телефоном.

  7. Бухгалтерия, как один из самых крупных комнат имеет 6 рабочих мест с пк и телефонами, так же имеет 2 принтера и именно в данном комнате находится коммутатор на левую часть офиса.

  8. Экономический отдел так же, как один из самых крупных комнат имеет 6 рабочих мест с пк и телефонами, так же имеет 2 принтера.

2.3. Выбор ЛВС и сетевого оборудования.

Рассматривая концепцию разделения офиса на 2 части, я решил воспользоваться топологией звезда для построение компьютерной сети, при данной топологии в каждый кабинет понадобится установить свой коммутатор или роутер с достаточным количеством портов. Основным преимуществом топологии «звезда» является простота устранения неполадок. Например, если одно устройство выйдет из строя, это не повлияет на связь с другими устройствами. Это показано на рисунке 9.
Рисунок 9.

Как вид ЛВС я выбрал ЛВС с централизованным управлением т.к в спроектированном мною офисе все отделы работают с большим количеством важной информации, будь то бухгалтерия, экономический или финансовый отделы, всем им требуется надежное хранение информации и быстрая работа с ней, как раз тут и подходит ЛВС с централизованным управлением лучше всего решая обе

эти задачи.

Класс сети — С, он подходит для небольших компаний и имеет диапазон адресов — 192.0.0.0 — 223.255.255.255, данного диапозона вполне достаточно для небольшого офиса.
2.4. Построение макета маршрута кабеля.

Приходящий кабель будет направлен в серверную над потолком к роутеру, который поддерживает Fast Ethernet и Gigabit Ethernet по неэкранированной витой паре категории CAT6 (частотная полоса 250 МГц. Класс «E») — это распространенный тип кабеля, который применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. В структуре кабеля четыре пары проводников. Поддерживает высокую скорость передачи данных до 10 Гбит/с протяженностью не более 55 метров.

От роутера так же неэкранированная витая пара категории CAT6 пойдет от роутера к центральному коммутатору (№ 1 и 2) на левую и правую часть, который также поддерживают Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Макет маршрута кабеля показан на рисунке 10.
Рисунок 10.

В серверной от коммутатора № 1 по неэкранированной витой паре категории CAT6 пойдет к серверу № 1 и 2, который также поддерживают Fast Ethernet и Gigabit Ethernet.

К коммутатору № 10 в IT-Отделе пойдет так же неэкранированная витая пара категории CAT6 от коммутатору № 1 в серверной. Далее от коммутатора № 10 пойдёт неэкранированная витая пара категории CAT5e (частотная полоса 125 МГц, — это усовершенствованная витая пара пятой категории. При использовании 2-х пар поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и до 1000 Мбит/с в 4-х парном кабеле. Как правило, используется 4-х парный кабель для построения локальной компьютерной сети. Это самый распространенный тип витой пары.) ко всем устройствам в кабинете. Это показано на рисунке 11
Рисунок 11.

По тому же принципу от коммутатора кабель пойдет на коммутатор № 8 и WI-FI роутер № 1 и далее от них к устройствам в кабинете. Это показано на рисунке 12
Р

В левой части офиса от центрального коммутатора № 2 будут идти кабели на кабинет директора к роутеру WI-FI № 2 и в экономический отдел к коммутатору № 9 по неэкранированной витой паре категории CAT6, а также к устройствам в кабинете по по неэкранированной витой паре категории CAT5e. Принцип построения маршрута кабеля в бухгалтерии и экономическом отделе одинаковый. Это показано на рисунке 13.

Рисунок 13.

И последним остался кабинет директора, в построение маршрута в данном кабинете нет ничего сложного, от роутера WI-FI № 2 кабель пойдёт к устройствам и в части секретаря и в самом кабинете директора. Это показано на рисунке 14.
Рисунок 14.

По итогу я получил централизованную компьютерную сеть с высокой скоростью приема и передачи данных, удобным администрированием и со средней стоимостью установки.
2.5. Подсчёт используемых ресурсов используемых для построение ЛВС.

Для построения рабочих мест было использовано оборудования:


  1. Системный блок IRU Office 228 — 24шт, средняя стоимость 21.000р Монитор SAMSUNG S24F354FHI 23.5 — 24шт, средняя стоимость 8.500р

  2. Мышь LOGITECH B100 for business — 24шт, средняя стоимость 450р

  3. Клавиатура ОКЛИК 120M, USB — 24 шт, средняя стоимость 350р

  4. Телефон Ritmix RT-005 — 19шт, средняя стоимость 600р

  5. МФУ Pantum M6550NW — 9шт, средняя стоимость 12.000р

Итого: 846.600р

Для построения сети было использовано сетевого оборудования:


  1. Роутер MikroTik RB2011UiAS-2HnD-IN — 3шт, средняя стоимость — 11.000р

  2. Коммутатор D-LINK DSS-100E-9P/A1A — 5шт, средняя стоимость — 5.000р

  3. Неэкранированный кабель CAT5e — 300м, средняя стоимость 3.200р

  4. Неэкранированный кабель CAT6 — 25м, средняя стоимость 3.000р

  5. Сервер HPE ProLiant DL20 Gen10 1xE-2224 1x16Gb LFF-2 S100i 1G 2P 1x290W — 2шт, средняя стоимость 90.000р

Итого: 244.200

Итого: 1.090.800р


2.6. Скорость передачи и приема данных.

Заключение.

Делая вывод после всего выше сказанного, я понимаю, что компьютерные сети занимают особое место в нашей повседневной жизни, в нашей производственной деятельности и в других областях. Соединение компьютеров в сети позволяют людям находить необходимую им информацию, используя ресурсы других компьютеров, общаться друг с другом, не выходя за пределы своей комнаты, общаться с людьми, которые находятся на огромных расстояниях. Также компьютерные сети обеспечивают быструю передачу информации на миллионы километров, что позволяет ускорить работу каких-либо предприятий.

В данной курсовой работе были рассмотрены такие важные вопросы, как понятие локальной компьютерной сети, её классификация, структура, назначение, основные характеристики, топология и принципы построение .

Она является в данный момент основой нашей жизни. Ни одно предприятие такое, как фабрика, завод либо какая-то частная фирма, не смогли бы выполнять свою работу без подключенных к сети компьютеров, так как объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда.

Существует множество других эффективных и полезных технологий, число их увеличивается с каждым днем. Поэтому, чтобы не отстать от ритма современной жизни, нужно постоянно быть в курсе новинок технических средств персонального компьютера, системного программного обеспечения и прикладных компьютерных технологий.
Заключение:

В результате проделанной курсовой работы была организована локальная вычислительная сеть в офисе. Был обоснован выбор основной топологии, исходя из стандартных разновидностей и технологии, которые соответствуют всем современным требованиям передачи информации. В ходе выполнения работы было определено оборудование для всех участков сети.

Также выполнялось масштабирование сети и расчет санитарных норм. Разработанный проект был подвержен расчетам, связанным с работоспособностью сети. Была найдена оценка задержки на пути и величина сокращения межкадрового интервала.

В итоге — разработанный проект полностью соответствует санитарным нормам, величины задержки на пути и величина сокращения межкадрового интервала не превышают допустимые значения. Стоимость оборудования и всех работ по созданию сети равняется 1.090.800р.

Что такое передача данных? Типы передачи данных.

Передача данных определения: Когда мы вводим данные в компьютер с помощью клавиатуры, каждый элемент клавиатуры кодируется электроникой клавиатуры в эквивалентный двоичный код с использованием одной из стандартных схем кодирования, которые используются для обмена данными. Информация. Для представления всех символов клавиатуры используется уникальный шаблон размером 7 или 8 бит. Использование 7 бит означает, что могут быть представлены 128 различных элементов, а 8 бит могут представлять 256 элементов.Аналогичная процедура выполняется в приемнике, который декодирует каждую полученную двоичную комбинацию в соответствующий символ.

Наиболее широко используемые коды, принятые для этой функции, — это расширенный двоично-десятичный код (EBCDIC) и американский стандартный код для кодов обмена информацией (ASCII). Обе схемы кодирования обслуживают все обычные буквенные, цифровые и пунктуационные символы, которые в совокупности обозначаются как печатных символов , и ряд дополнительных управляющих символов, известных как непечатаемых символов.

Передача данных относится к перемещению данных в форме битов между двумя или более цифровыми устройствами.

Эта передача данных осуществляется через некоторые виды средств передачи (например, коаксиальный кабель, оптоволокно и т. д.)

Типы передачи данных

Параллельная передача


Определение: устройства связи, расстояния между различными субъединицами слишком малы. Таким образом, обычной практикой является передача данных между субблоками по отдельному проводу для передачи каждого бита данных.Каждый субблок соединен несколькими проводами, и обмен данными осуществляется в режиме параллельной передачи . Этот режим работы приводит к минимальным задержкам при передаче каждого слова.

• При параллельной передаче все биты данных передаются одновременно по отдельным линиям связи.

• Для передачи n бит используется n проводов или линий. Таким образом, каждый бит имеет свою собственную строку.

• Все n битов одной группы передаются с каждым тактовым импульсом от одного устройства к другому i.е. С каждым тактовым импульсом отправляется битов.

• Параллельная передача используется для связи на короткие расстояния.

• Как показано на рисунке, восемь отдельных проводов используются для передачи 8-битных данных от отправителя к получателю. Преимущество параллельной передачи

Это быстрый способ передачи данных, так как несколько битов передаются одновременно с одним тактовым импульсом.

Недостаток параллельной передачи

Это дорогостоящий метод передачи данных, так как для одновременной передачи n битов требуется n линий.

Последовательная передача


Определение: При передаче данных между двумя физически отдельными устройствами, особенно если их расстояние превышает несколько километров, из соображений стоимости более экономично использовать одну пару линий. Данные передаются по одному биту за раз с использованием фиксированного интервала времени для каждого бита. Этот режим передачи известен как -бит-последовательная передача .

• При последовательной передаче различные биты данных передаются последовательно один за другим.

• Для передачи данных от отправителя к получателю требуется только одна линия связи, а не n линий.

• Таким образом, все биты данных передаются по одной линии последовательным образом.

• При последовательной передаче с каждым тактовым импульсом отправляется только один бит.

• Как показано на рис., предположим, что 8-битные данные 11001010 должны быть отправлены из источника в пункт назначения. Затем младший значащий бит (LSB) , т.е. Сначала будет передано 0, а затем другие биты.Старший бит (MSB) , т.е. 1, будет передан в конце по одной линии связи.

• Внутренняя схема компьютера передает данные параллельно. Таким образом, чтобы преобразовать эти параллельные данные в последовательные данные, используются устройства преобразования.

• Эти устройства преобразования преобразуют параллельные данные в последовательные на стороне отправителя, чтобы их можно было передавать по одной линии.

• На стороне приемника полученные последовательные данные снова преобразуются в параллельную форму, чтобы интервальные схемы компьютера могли их принять.

• Последовательная передача используется для связи на большие расстояния.

Преимущество последовательной передачи

Использование одной линии связи снижает стоимость линии передачи в n раз по сравнению с параллельной передачей.

Недостатки последовательной передачи

1. Использование устройств преобразования на стороне источника и получателя может привести к увеличению общей стоимости передачи.

2. Этот метод медленнее по сравнению с параллельной передачей, так как биты передаются последовательно один за другим.

Типы последовательной передачи

Существует два типа последовательной передачи: синхронная и асинхронная. Обе эти передачи используют ‘ происходит передача данных.

Битовая синхронизация помогает принимающему компьютеру узнать, когда данные начинаются и заканчиваются во время передачи. Поэтому битовая синхронизация обеспечивает управление синхронизацией.

Асинхронная передача

• Асинхронная передача отправляет только один символ за раз, когда символом является либо буква алфавита, либо цифра, либо управляющий символ i. эл. он отправляет один байт данных за раз.

• Синхронизация битов между двумя устройствами возможна с помощью стартового и стопового битов.

• Стартовый бит указывает на начало данных i. эл. предупреждает приемник о поступлении новой группы битов. К началу каждого байта обычно добавляется стартовый бит 0.

• Стоповый бит указывает на конец данных , т. е. , чтобы сообщить получателю, что байт завершен, один или несколько дополнительных битов добавлены к концу байта. Эти биты, обычно 1, называются стоповыми битами.

• Добавление старта и стопа увеличивает количество битов данных.Следовательно, при асинхронной передаче потребляется больше полосы пропускания.

• Между передачами разных байтов данных есть время простоя. Это время простоя также известно как Gap

• Промежуток или время простоя могут иметь различные интервалы. Этот механизм называется асинхронным, поскольку на уровне байтов отправитель и получатель не должны быть синхронизированы. Но внутри каждого байта приемник должен быть синхронизирован с входящим битовым потоком.

Применение асинхронной передачи

1.Асинхронная передача хорошо подходит для терминалов с клавиатурой и устройств с бумажной лентой. Преимущество этого метода в том, что он не требует локального хранения на терминале или компьютере, поскольку передача происходит посимвольно.

2. Асинхронная передача лучше всего подходит для Интернет-трафика, в котором информация передается короткими пакетами. Этот тип передачи используется модемами.

Преимущества асинхронной передачи

1.Этот способ передачи данных дешевле по стоимости по сравнению с синхронным например. Если линии короткие, асинхронная передача предпочтительнее, так как стоимость линии будет низкой, а время простоя не будет дорогостоящим.

2. При таком подходе каждый отдельный символ является завершенным сам по себе, поэтому, если символ поврежден во время передачи, его последующий и предшествующий символы не будут затронуты.

3. Возможна передача сигналов от источников с разной скоростью передачи данных.

4. Передача может начаться, как только байт данных для передачи станет доступным.

5. Кроме того, этот режим передачи данных прост в реализации.

Недостатки асинхронной передачи

1. Этот метод менее эффективен и медленнее, чем синхронная передача, из-за накладных расходов на дополнительные биты и вставки пробелов в битовый поток.

2. Успешная передача неизбежно зависит от распознавания стартовых битов. Эти биты могут быть пропущены или повреждены.

Синхронная передача

• Синхронная передача не использует стартовые и стоповые биты.

• В этом методе битовый поток объединяется в более длинные кадры, которые могут содержать несколько байтов.

• Между различными байтами в потоке данных нет промежутка.

• При отсутствии начального и стопового битов между отправителем и получателем устанавливается битовая синхронизация посредством «хронометража» передачи каждого бита.

• Поскольку различные байты размещаются в канале без пробелов, получатель должен разделить битовый поток на байты, чтобы восстановить исходную информацию.

• Для безошибочного приема данных получатель и отправитель работают на одной и той же тактовой частоте.

Применение синхронной передачи

• Синхронная передача используется для высокоскоростной связи между компьютерами.

Преимущество синхронной передачи

1. Этот метод быстрее по сравнению с асинхронным, так как в нем нет дополнительных битов (стартовый бит и стоповый бит), а также нет промежутка между отдельными байтами данных.

Недостатки синхронной передачи

1. Это дорого по сравнению с асинхронным методом. Для сборки блоков требуется локальное буферное хранилище на двух концах линии, а также точно синхронизированные часы на обоих концах. Это приводит к увеличению стоимости.

2. Отправитель и получатель должны работать на одной тактовой частоте. Это требует правильной синхронизации, что усложняет систему.

Сравнение последовательной и параллельной передачи
Сравнение асинхронной и синхронной передачи.      

Различные типы передачи данных

Передача данных в компьютере представляет собой направление потока вывода на взаимодействующие устройства. Из-за этого его также называют направленным режимом и передачей данных.

Передача данных может быть разделена на три типа или существует три типа передачи данных. И в этой статье мы подробно рассмотрим все три типа передачи данных.

Таким образом, если вы искали ту же информацию, то следите за обновлениями этого поста.

Что такое передача данных?

Всякий раз, когда мы вводим данные в компьютерное устройство с помощью проводной или беспроводной клавиатуры. Затем каждая набранная клавиша преобразуется самой клавиатурой в двоичный язык. И с помощью такого кодового метода компьютеры обмениваются информацией и выдают желаемый результат.

Используется 7- и 8-битная система, в 7-битной системе используется 128 различных элементов.В то время как в 8-битной системе используются 256 различных элементов. И аналогичный процесс выполняется из приемника, который декодирует коды в символы.

EBCDIC и ASCII — два наиболее часто используемых кода для передачи данных в компьютере. EBCDIC представляет собой расширенный двоично-десятичный код, а ASCII представляет собой американский стандартный код компьютера для обмена информацией.

Таким образом, ваше устройство также будет использовать эти два кода для декодирования передачи.

Короче говоря, передача данных — это передача данных между двумя устройствами с использованием стандартного кода EBCDIC и ASCII.

Типы передачи данных

1. Симплекс

Симплекс — это тип передачи данных, который передается только в одном или определенном направлении. Таким образом, используя этот режим, отправитель сообщения не получает вывод этих данных. Кроме того, в этом случае получатель данных может только получать информацию, но не может отвечать.

Этот тип передачи данных не популярен, так как с его помощью мы не можем выполнить двустороннюю передачу. И это может создать несколько конфликтов между отправителем и получателем.

Но он используется в продажах, потому что их компании не нужны двусторонние разговоры. Они посылают предложение, и если получатель заинтересован, то они могут выполнить предложение.

Преимущество симплексной передачи:

  • Может использовать общую емкость канала или платформы передачи данных.
  • Кроме того, очень мало проблем с передачей данных, поэтому связь осуществляется быстро.

Недостаток симплексной передачи:

  • Двусторонняя связь отсутствует, поэтому ни отправитель, ни получатель не могут отправлять или получать выходные данные.

2. Полудуплекс

Полудуплексный тип передачи данных обеспечивает двустороннюю связь, но в разное время. Это означает, что в режиме реального времени вы не можете осуществлять двустороннюю связь с использованием полудуплексной передачи.

Его также называют полудуплексным, потому что он обеспечивает двустороннюю связь, но не так эффективен, как должен быть.

При использовании этого режима передачи передача может использовать общую емкость устройства в каждом потоке.Но этого недостаточно; следовательно, большинство людей отрицали использование этого способа передачи. Но, тем не менее, у него есть несколько применений, например, мы можем использовать его для обнаружения ошибок. Интернет-браузеры и Walkie-Talkie являются примерами полудуплексной передачи данных.

Преимущество полудуплекса:

  • Этот способ передачи позволяет использовать наиболее значительную пропускную способность канала связи.
  • Обеспечивает двустороннюю передачу данных для пользователей.

Недостаток полудуплекса:

  • Он обеспечивает двустороннюю связь, но не обеспечивает одновременно функции ответа.
  • Возможна небольшая задержка из-за двусторонней связи.

3. Полный дуплекс

Полный дуплекс — это известный тип передачи данных, поскольку он может передавать данные с одного устройства на другое в обоих направлениях. Кроме того, он обеспечивает возможность передачи данных получателю и отправителю в режиме реального времени. Короче говоря, в этом типе передачи отправитель и получатель могут отправлять и получать данные в режиме реального времени. Как правило, эта передача используется в телефонных сетях, где вы можете слушать и разговаривать с человеком по телефону.

Преимущество полного дуплекса:

  • Мы можем осуществлять двустороннюю связь одновременно в режиме реального времени.
  • Кроме того, это самый быстрый способ передачи данных, используемый в наши дни.

Недостаток полнодуплексного режима:

  • Емкость канала передачи данных делится на две части. Потому что отправитель и получатель происходят вместе.
  • Иногда получатель и отправитель данных могут столкнуться с проблемами из-за неправильной полосы пропускания канала.

Передача данных также может быть разделена на две формы в зависимости от их битов. Итак, ниже представлены два типа передачи данных на основе битов на компьютерные устройства.

4. Последовательный

Это тип передачи данных, при котором биты данных передаются последовательно один за другим в канале передачи. Таким образом, требуется одна линия передачи, по которой могут передаваться биты передаваемых данных. Приемник получает данные во время передачи синхронизированным образом.Следовательно, они могут столкнуться с проблемой, если не смогут синхронизировать данные. Для выполнения передачи данных требуется несколько тактов, поскольку сохраняется целостность данных. Он подходит для передачи компьютерных данных на большие расстояния или если объем данных невелик.

Если вы соединили компьютеры с помощью последовательных портов, вы можете безопасно и точно передавать данные.

Преимущество последовательной передачи данных:

  • Подходит для передачи данных между устройствами на большие расстояния.
  • Экономит деньги; следовательно, это экономичный способ передачи данных.

Недостаток 0f Последовательная передача данных:

  • Однако вам, возможно, придется столкнуться с медленной передачей данных, поскольку биты данных передаются с префиксом.

5. Параллельный

При таком способе передачи данных вы можете отправлять данные в битах параллельно в режиме реального времени. Проще говоря, мы можем сказать, что это способ передачи, при котором данные передаются по n бит за раз.

Используется для связи на короткие расстояния, так как можно быстро отправить большой набор данных.

Передача данных между компьютером или портативным устройством между принтером является примером параллельной передачи.

Преимущество параллельной передачи данных:

  • Это простой способ передачи данных между устройствами.
  • Он быстрый, потому что использует n-канал передачи данных.

Недостаток параллельной передачи данных:

  • Этот метод нерентабелен, поскольку требует нескольких каналов.

Заключение

Передача данных правильно называется передачей данных между двумя устройствами с использованием канала передачи. Он имеет в основном три типа передачи данных, такие как симплекс, полудуплекс и полный дуплекс. На основе битов передачу данных можно разделить на две части, такие как последовательная и параллельная.

Итак, в этой статье вы узнали о передаче данных и ее основных видах. Поэтому я надеюсь, что вам понравилась эта информация и вам понравилась эта статья.

Компьютерная сеть | Режимы передачи

  • Способ передачи данных с одного устройства на другое называется режимом передачи .
  • Режим передачи также известен как режим связи.
  • С каждым каналом связи связано связанное с ним направление, и средства передачи определяют это направление. Поэтому режим передачи также известен как направленный режим.
  • Режим передачи определяется на физическом уровне.

Режим передачи делится на три категории:

  • Симплексный режим
  • Полудуплексный режим
  • Полнодуплексный режим

Симплексный режим

  • В симплексном режиме связь является однонаправленной, т. е. поток данных идет в одном направлении.
  • Устройство может только отправлять данные, но не может их получать, или может получать данные, но не может отправлять данные.
  • Этот режим передачи не очень популярен, так как для связи в основном требуется двусторонний обмен данными.Симплексный режим используется в сфере бизнеса, а также в продажах, не требующих соответствующего ответа.
  • Радиостанция является симплексным каналом, поскольку она передает сигнал слушателям, но никогда не позволяет им передавать обратно.
  • Клавиатура и монитор являются примерами симплексного режима, поскольку клавиатура может принимать данные только от пользователя, а монитор можно использовать только для отображения данных на экране.
  • Основное преимущество симплексного режима заключается в том, что при передаче можно использовать всю пропускную способность канала связи.

Преимущество симплексного режима:

  • В симплексном режиме станция может использовать всю полосу пропускания канала связи, чтобы за один раз можно было передать больше данных.

Недостаток симплексного режима:

  • Связь является однонаправленной, поэтому нет связи между устройствами.

Полудуплексный режим

  • В полудуплексном канале направление может быть обратным, т. е. станция может как передавать, так и принимать данные.
  • Сообщения передаются в обоих направлениях, но не одновременно.
  • Вся полоса пропускания канала связи используется одновременно в одном направлении.
  • В полудуплексном режиме можно выполнять обнаружение ошибок, и если возникает какая-либо ошибка, то получатель запрашивает у отправителя повторную передачу данных.
  • Рация является примером полудуплексного режима. В рации одна сторона говорит, а другая слушает. После паузы другой говорит, а первый слушает.Одновременный разговор создаст искаженный звук, который невозможно понять.

Преимущество полудуплексного режима:

  • В полудуплексном режиме оба устройства могут отправлять и получать данные, а также могут использовать всю полосу пропускания канала связи при передаче данных.

Недостаток полудуплексного режима:

  • В полудуплексном режиме, когда одно устройство отправляет данные, другое приходится ждать, это вызывает задержку отправки данных в нужное время.

Полнодуплексный режим

  • В полнодуплексном режиме связь является двунаправленной, т. е. поток данных идет в обоих направлениях.
  • Обе станции могут отправлять и получать сообщение одновременно.
  • Полнодуплексный режим имеет два симплексных канала. В одном канале трафик движется в одном направлении, а в другом канале трафик движется в противоположном направлении.
  • Полнодуплексный режим — это самый быстрый режим связи между устройствами.
  • Наиболее распространенным примером полнодуплексного режима является телефонная сеть. Когда два человека общаются друг с другом по телефонной линии, оба могут говорить и слушать одновременно.

Преимущество полнодуплексного режима:

  • Обе станции могут отправлять и получать данные одновременно.

Недостаток полнодуплексного режима:

  • Если между устройствами нет выделенного пути, то пропускная способность канала связи делится на две части.

Различия ч/б Симплексный, полудуплексный и полнодуплексный режимы

База для сравнения Симплексный режим Полудуплексный режим Полнодуплексный режим
Направление связи В симплексном режиме связь является однонаправленной. В полудуплексном режиме связь двусторонняя, но по одному. В полнодуплексном режиме связь является двунаправленной.
Отправка/получение Устройство может только отправлять данные, но не может их получать, или может только получать данные, но не может их отправлять. Оба устройства могут отправлять и получать данные, но по одному. Оба устройства могут одновременно отправлять и получать данные.
Производительность Производительность полудуплексного режима выше, чем симплексного. Производительность полнодуплексного режима выше, чем полудуплексного. Полнодуплексный режим имеет лучшую производительность по сравнению с симплексным и полудуплексным режимами, поскольку он удваивает использование пропускной способности канала связи.
Пример Примерами симплексного режима являются радио, клавиатура и монитор. Примером полудуплекса являются рации. Примером полнодуплексного режима является телефонная сеть.

Передача данных | Типы, сравнение и теория

Ресурсы передачи данных GCSE (14-16 лет)

  • Редактируемая презентация урока в PowerPoint
  • Редактируемые раздаточные материалы для пересмотра
  • Глоссарий, который охватывает ключевые термины модуля
  • Тематические карты памяти для визуализации ментальных карт концепции
  • Карточки для распечатки, помогающие учащимся активно вспоминать и повторять на основе уверенности
  • Тест с прилагаемым ключом к ответу для проверки знаний и понимания модуля

A-Level Exchange Data Resources (16-18 лет)

  • Редактируемая презентация урока в PowerPoint
  • Редактируемые раздаточные материалы для повторения
  • Глоссарий, охватывающий ключевые термины модуля
  • Тематические карты памяти для визуализации ключевых понятий
  • Карточки для печати, помогающие учащимся активно вспоминать и повторять на основе уверенности
  • Тест с сопроводительным ключом ответа на тесты t знание и понимание модуля

Передача данных – это средство передачи цифровых или аналоговых данных по среде связи на одно или несколько устройств.Он позволяет осуществлять передачу и связь устройств в различных средах: точка-точка, точка-многоточка или многоточка-многоточка.

Передача данных может быть аналоговой или цифровой, но в основном предназначена для отправки и получения цифровых данных. Таким образом, передача данных также называется цифровой передачей или цифровой связью.

Работает, когда устройство стремится передать объект данных или файл на одно или несколько устройств-получателей. Цифровые данные поступают от исходного устройства в виде цифровых битовых потоков.Эти потоки данных размещаются в среде связи для передачи на целевое устройство. Внешний сигнал может быть либо полосой модулирующих частот, либо полосой пропускания.

Помимо внешней связи, передача данных может осуществляться внутри, между различными частями одного и того же устройства. Отправка данных процессору из оперативной памяти (ОЗУ) или жесткого диска является формой передачи данных.

Типы передачи данных

  • Параллельная передача – Несколько битов передаются вместе одновременно в пределах одной частоты тактовых импульсов.Он передает быстро, так как использует несколько входных и выходных линий для отправки данных.
  • Параллельная передача использует 25-контактный порт с 17 сигнальными линиями и 8 линиями заземления. 17 сигнальных линий разделены следующим образом:
  • 4 линии – инициация квитирования
  • 5 линий – обмен данными и уведомление об ошибках
  • 8 линий – передача данных

Сравнение последовательной и параллельной передачи Сравнение

серийный трансмиссия параллельная коробка передач Определение Данные потоки в 2 направлениях, бит по битам потоки данных в нескольких направлениях, 8 бит (1 байт) за раз Стоимость Дорогие Количество битов, переданных за часы импульс 1 бит 8 битов или 1 байт Speed ​​ Slow FAST Приложения , используемые для междугородной связи Используется для связи на короткие расстояния Пример Компьютер к компьютеру Компьютер к принтеру

Типы последовательной передачи

Существует два типа последовательной передачи – синхронная и асинхронная.Оба этих метода передачи используют битовую синхронизацию .

Битовая синхронизация необходима для идентификации начала и конца передачи данных.

Битовая синхронизация позволяет принимающему компьютеру распознавать начало и конец данных во время передачи. Таким образом, битовая синхронизация обеспечивает управление синхронизацией.

  • Асинхронная передача – При асинхронной передаче данные передаются полупарным способом, по 1 байту или 1 символу за раз.Он отправляет данные в постоянном потоке байтов. Размер передаваемого символа составляет 8 бит, с добавлением бита четности в начале и в конце, что в сумме дает 10 бит. Для интеграции ему не нужны часы — вместо этого он использует биты четности, чтобы сообщить получателю, как преобразовывать данные. Это просто, быстро и экономично, а также не требует двусторонней связи.
  • Синхронная передача — При синхронной передаче данные передаются полностью парным способом в виде фрагментов или кадров.Требуется синхронизация между источником и целью, чтобы источник знал, где начинается новый байт, поскольку между данными нет пробелов. Этот метод предлагает связь в реальном времени между связанными устройствами.

Синхронный и асинхронный трансмиссия

Точка сравнения 6
асинхронная коробка передач
Определение передает данные в виде кусочков или кадров Или персонаж в то время
скорость передачи быстрое медленный
дорогих экономически эффективный
интервал времени постоянной случайный
Есть ли пробелы между данными? Да NO NO NO
Примеры Чаты Чаты, Телефонные разговоры, Видеоконференция Электронная почта, Форумы, Письма

Дополнительные показания:

Что такое сеть данных? Определение и часто задаваемые вопросы

Сеть передачи данных Определение

Сеть передачи данных — это система, предназначенная для передачи данных от одной точки доступа к сети в другую или несколько точек доступа к сети посредством коммутации данных, линий передачи и системных элементов управления.Сети передачи данных состоят из систем связи, таких как коммутаторы каналов, выделенные линии и сети коммутации пакетов. Сети данных и сетевые решения для передачи данных влияют почти на все современные коммуникации, такие как телекоммуникации и Интернет.

Изображение с сайта Wondershare EdrawMax

Часто задаваемые вопросы

Что такое сеть передачи данных?

Основной целью передачи данных и создания сетей является облегчение связи и обмена информацией между отдельными лицами и организациями.Двумя преобладающими типами сетей передачи данных являются широковещательные сети, в которых один узел передает информацию нескольким узлам одновременно, и двухточечные сети, в которых каждый отправитель общается с одним получателем.

Сигналы обычно передаются с помощью трех основных методов:

  • коммутация каналов: Прежде чем два узла вступают в связь, они устанавливают выделенный канал связи в сети.
  • коммутация сообщений: Каждое сообщение полностью направляется от коммутатора к коммутатору; на каждом коммутаторе сообщение сохраняется, и информация считывается перед передачей на следующий коммутатор.
  • коммутация пакетов: Сообщения разбиваются и информация группируется в пакеты; каждый пакет передается по цифровой сети по наиболее оптимальному маршруту, чтобы обеспечить минимальное отставание в скорости сети передачи данных, затем сообщение повторно собирается в пунктах назначения.

Для установления связи между машинами сети центров обработки данных зависят от протокола управления передачей (TCP) и интернет-протокола (IP), пакета интернет-протоколов, который точно определяет, как данные должны быть упакованы, адресованы, переданы, маршрутизированы и получено.

Категории сетей передачи данных

Существует шесть основных категорий передачи данных и сетей:

  • Персональная сеть (PAN) : сеть, предназначенная для соединения электронных устройств в индивидуальном личном рабочем пространстве
  • Локальная сеть Сеть (LAN) : компьютерная сеть, состоящая из точек доступа, кабелей, маршрутизаторов и коммутаторов, которые позволяют устройствам подключаться к веб-серверам и внутренним серверам на ограниченной территории или к другим локальным сетям через глобальные сети (WAN) или городские сети. Районная сеть (MAN).
  • Городская сеть (MAN ): MAN функционирует аналогично локальной сети, но охватывает всю городскую территорию или кампус. MAN больше, чем LAN, но меньше, чем WAN 
  • Глобальная сеть (WAN) : совокупность локальных сетей и других сетей, которые взаимодействуют и обмениваются информацией друг с другом на большой географической территории, вероятно, более 50 км в диаметре. . Самая обширная глобальная сеть — это Интернет.
  • Сотовая сеть передачи данных : беспроводная сеть, распределенная по наземным «ячейкам», в которой стационарные приемопередающие базовые станции обеспечивают этой конкретной ячейке сетевое покрытие, передавая контент, такой как голос и данные.Каждой ячейке назначается уникальный набор частот, чтобы избежать помех другим ячейкам, находящимся в непосредственной близости.
  • Спутниковая сеть : спутниковые сети состоят из одного централизованного узла и нескольких тысяч удаленных узлов — варианты использования включают широкополосный доступ в Интернет, военное наблюдение, навигационную информацию, радиопередачи, телекоммуникации, телевизионные программы, передачу голоса и данных на мобильные устройства и данные о погоде.

Что такое поток данных в сети?

Сетевые потоки данных обычно классифицируются как симплексная связь или дуплексная связь.Поток данных в симплексной связи является однонаправленным. Данные передаются только от назначенного передатчика к назначенному приемнику.

Данные при дуплексной связи являются двунаправленными и могут передаваться туда и обратно между назначенным передатчиком и назначенным приемником. Дуплексная связь может быть либо полудуплексной, при которой передатчик и приемник могут работать только последовательно, либо полнодуплексной, при которой передатчик и приемник могут работать одновременно.

Что такое канальный уровень в компьютерных сетях?

Уровень канала передачи данных — это уровень протокола в модели взаимодействия открытых систем компьютерных сетей, который управляет передачей данных по физическому каналу в сети и из него.Канальный уровень состоит из двух подуровней: подуровня управления логическим каналом (LLC) и подуровня управления доступом к среде (MAC).

Тремя основными функциями уровня канала передачи данных являются: управление и разработка стратегий восстановления для проблем, вызванных ошибками передачи, обеспечение управляемости частоты потока данных для отправляющих и принимающих устройств и облегчение передачи данных на сетевой уровень. Пакеты данных сначала кодируются, декодируются и организуются перед передачей между соседними узлами.

Возможности упорядочивания кадров на уровне канала передачи данных могут облегчить изменение порядка кадров данных, полученных не по порядку. Канальный уровень может определять точки перегрузки и перенаправлять трафик. Канальный уровень также может обнаруживать, поврежден ли пакет данных, и сообщать об ошибках на уровни протоколов высокого уровня.

Преимущества сетей передачи данных

Существует несколько преимуществ построения архитектуры сети передачи данных:

  • Общие ресурсы : Сеть передачи данных позволяет обмениваться информацией, не требуя физического подключения.Ресурсы, такие как принтеры, хранилище, Интернет, могут быть общими.
  • Связь : Соединение компьютеров через сеть передачи данных обеспечивает простую и быструю связь, например электронную почту и передачу файлов, без использования физического носителя для передачи данных, например USB-накопителя.
  • Совместная работа : Несколько пользователей из разных мест могут совместно и одновременно работать над одним и тем же документом или проектом удаленно.
  • Программное обеспечение, хранящееся централизованно : Единая копия программного обеспечения, хранящегося на центральном ресурсе, может быть доступна удаленно заданному пользователю с учетными данными доступа.
  • Центральная база данных : Любой соответствующий член организации может получить доступ к центральной базе данных через сети передачи данных с учетными данными доступа

Развитие технологий передачи данных изменило способ обмена данными компьютерными сетевыми системами. Там, где раньше было достаточно одного соединения, теперь необходимо использовать компьютерные сетевые технологии, такие как сетевые концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, для маршрутизации данных по такому большому количеству путей и между таким огромным количеством различных узлов.

Предлагает ли HEAVY.AI решение для сети передачи данных?

Мониторинг сети больших объемов данных — это важнейший упреждающий шаг в прогнозировании поведения сети, возможных сбоев системы, уязвимостей безопасности компьютерной сети, а также оптимальных способов реконфигурации сети, чтобы избежать узких мест и задержек. Встроенное программное обеспечение и инструменты для мониторинга производительности сети могут помочь автоматизировать этот процесс, предоставляя аналитикам возможность мгновенно запрашивать и визуализировать миллиарды транзакций и непрерывные потоки пакетов данных датчиков по всей сети передачи данных.‍

Платформа конвергентной аналитики HEAVY.AI использует параллельную вычислительную мощность ЦП и ГП для ускорения SQL-запросов и облегчения взаимодействия в режиме реального времени с визуализацией сетей больших данных, что позволяет аналитикам данных быстро находить полезную информацию о сетевых нарушениях, точках перегрузки, мощность сигнала, безопасность сети, скорость потока данных и ошибки передачи. Узнайте больше о том, как HEAVY.AI обеспечивает аналитику больших данных в телекоммуникационной отрасли, здесь.

Режимы передачи в компьютерных сетях

Режим передачи относится к механизму передачи данных между двумя устройствами, подключенными по сети.Его также называют Режим связи . Эти режимы определяют направление потока информации. Существует три типа режимов передачи. Они:

  1. Симплексный режим
  2. Полудуплексный режим
  3. Полнодуплексный режим


Режим SIMPLEX

В этом режиме передачи данные могут передаваться только в одном направлении, т. е. связь является однонаправленной. Мы не можем отправить сообщение обратно отправителю. Однонаправленная связь осуществляется в симплексных системах, где нам просто нужно отправить команду/сигнал и не ожидать ответного ответа.

Примерами симплексного режима являются громкоговорители, телевизионное вещание, телевизор и пульт дистанционного управления, клавиатура и монитор и т. д.


ПОЛУДУПЛЕКСНЫЙ РЕЖИМ

Полудуплексная передача данных означает, что данные могут передаваться в обоих направлениях по несущей сигнала, но не одновременно.

Например, , в локальной сети, использующей технологию полудуплексной передачи, одна рабочая станция может отправлять данные по линии и тут же получать данные по линии с того же направления, в котором данные только что были переданы.Следовательно, полудуплексная передача подразумевает двунаправленную линию (по которой данные могут передаваться в обоих направлениях), но данные могут передаваться только в одном направлении за раз.

Примером полудуплекса является рация, в которой сообщения отправляются по одному, но сообщения отправляются в обоих направлениях.


ПОЛНЫЙ ДУПЛЕКС

В полнодуплексной системе мы можем отправлять данные в обоих направлениях, поскольку они являются двунаправленными одновременно, другими словами, данные могут отправляться в обоих направлениях одновременно.

Примером полного дуплекса является телефонная сеть, в которой между двумя людьми осуществляется связь по телефонной линии, по которой оба могут говорить и слушать одновременно.

В полнодуплексной системе может быть две линии: одна для отправки данных, а другая для приема данных.



Сеть передачи данных – обзор

2.2.1 Модель именования

Полезно иметь модель того, как имена связаны с конкретными объектами.Разработчик системы создает схему именования , состоящую из трех элементов. Первый элемент — это пространство имен , которое содержит алфавит символов вместе с правилами синтаксиса, определяющими, какие имена допустимы. Второй элемент — это алгоритм отображения имен , который связывает некоторые (не обязательно все) имена пространства имен с некоторыми (опять же, не обязательно всеми) значениями во вселенной значений , которая является третьим и последним элементом. схемы наименования.Значение может быть объектом или другим именем из исходного пространства имен или из другого пространства имен. Сопоставление имени со значением является примером связывания , и когда такое сопоставление существует, говорят, что имя связано со значением. Рисунок 2.10 иллюстрирует.

Рисунок 2.10. Общая модель работы схемы именования. Алгоритм сопоставления имен принимает имя и контекст и возвращает элемент из множества значений.Стрелки показывают, что, используя контекст «А», алгоритм разрешает имя «N4» в значение «13».

В большинстве систем обычно одновременно работают несколько различных схем именования. Например, система может использовать одну схему именования для имен почтовых ящиков электронной почты, вторую схему именования для узлов Интернета, третью для файлов и четвертую для адресов виртуальной памяти. Когда интерпретатор программы встречает имя, он должен знать, какую схему именования вызывать. Среда, окружающая использование имени, обычно предоставляет достаточно информации для определения схемы именования.Например, в прикладной программе автор этой программы знает, что программа должна ожидать, что имена файлов будут интерпретироваться только файловой системой, а имена хостов Интернета должны интерпретироваться только некоторой сетевой службой.

Интерпретатор, обнаруживший это имя, запускает алгоритм сопоставления имен соответствующей схемы именования. Алгоритм отображения имен разрешает имя, что означает, что он обнаруживает и возвращает связанное значение (по этой причине алгоритм отображения имен также называют преобразователем ).Алгоритм сопоставления имен обычно управляется дополнительным параметром, известным как контекст . Для данной схемы именования может быть много разных контекстов, и одно имя пространства имен может отображаться в разные значения, когда распознаватель использует разные контексты. Например, в обычном дискурсе, когда человек обращается к именам «ты», «здесь» или «Алиса», значение каждого из этих имен зависит от контекста, в котором человек его произносит. С другой стороны, некоторые схемы именования имеют только один контекст.Такие схемы именования обеспечивают то, что называется универсальными пространствами имен , и у них есть приятное свойство: имя всегда имеет одно и то же значение в рамках этой схемы именования, независимо от того, кто его использует. Например, в Соединенных Штатах номера социального страхования, которые идентифицируют государственные пенсионные и налоговые счета, составляют универсальное пространство имен. Когда имеется более одного контекста, интерпретатор может указать распознавателю, какой из них следует использовать, или распознаватель может использовать контекст по умолчанию.

Мы можем обобщить модель именования, определив следующую концептуальную операцию над именами:

значение ← разрешить ( имя , контекст )

Когда интерпретатор встречает имя в объекте, он сначала фигурирует выяснить, какая схема именования задействована и, следовательно, какую версию разрешения она должна вызывать.Затем он идентифицирует соответствующий контекст, разрешает имя в этом контексте и заменяет имя разрешенным значением по мере продолжения интерпретации. Переменная context указывает, какой контекст использовать. Эта переменная содержит имя, известное как контекстная ссылка .

В процессоре номера регистров являются именами. В простом процессоре набор имен регистров и регистры, к которым привязаны эти имена, фиксируются во время разработки. В большинстве других систем, использующих имена (включая схему именования регистров некоторых высокопроизводительных процессоров), можно создавать новые привязки и удалять старые, перечислять пространство имен для получения списка существующих привязок и сравнивать два имена.Для этих целей мы определяем четырех более концептуальных операции:

статус ← Организация ( имя , Context )

)

( Имя , Контекст )

список ← перечислить ( контекст )

результат ← сравнить ( имя1 , имя2 )

Первая операция изменяет контекст путем добавления новой привязки; результат status сообщает, успешно ли выполнено изменение (может произойти сбой, если предлагаемое имя нарушает правила синтаксиса пространства имен).После успешного вызова bind, resolve вернет новое значение для name . * Вторая операция, unbind, удаляет существующую привязку из контекста , при этом статус снова сообщает об успешном или неудачном завершении (возможно, потому, что такой существующей привязки не было). После успешного вызова unbind, resolve больше не будет возвращать значение для name . Операции привязки и развязки позволяют использовать имена для создания связей между объектами и изменения этих связей позже.Разработчик объекта может, используя имя для ссылки на компонентный объект, выбрать объект, к которому привязано это имя, либо тогда, либо позже, вызвав привязку, и устранить привязку, которая больше не подходит, вызвав развязку. , и все это без изменения объекта, использующего это имя. Эта способность задерживать и изменять привязки является мощным инструментом, используемым при проектировании почти всех систем. Некоторые реализации именования предоставляют операцию перечисления, которая возвращает список всех имен, которые могут быть разрешены в контексте .Некоторые реализации enumerate также могут возвращать список всех значений, связанных в настоящее время в контексте . Наконец, операция сравнения сообщает (истинно или ложно), совпадает ли name1 с name2 . Значение слова «такой же» — интересный вопрос, рассмотренный в разделе 2.2.5, и может потребоваться предоставление дополнительных контекстных аргументов.

В разных схемах именования действуют разные правила уникальности сопоставления имени и значения. В некоторых схемах именования есть правило, согласно которому имя должно сопоставляться ровно с одним значением в данном контексте, а значение должно иметь только одно имя, в то время как в других схемах именования одно имя может сопоставляться с несколькими значениями, или одно значение может иметь несколько имен, даже в том же контексте.Другим типом правила уникальности является правило уникального идентификатора пространства имен , которое предоставляет набор имен, которые никогда не будут повторно использоваться в течение всего времени существования пространства имен и, однажды привязанные, всегда останутся связанными с одним и тем же значением. Говорят, что такое имя имеет стабильную привязку . Если пространство имен уникальных идентификаторов также имеет правило, что значение может иметь только одно имя, уникальные имена становятся полезными для отслеживания объектов в течение длительного периода времени, для сравнения ссылок, чтобы увидеть, относятся ли они к одному и тому же объекту, и для координации нескольких копий в системах, где объекты реплицируются для повышения производительности или надежности.Например, номер учетной записи клиента в большинстве биллинговых систем представляет собой уникальное пространство имен идентификаторов. Номер учетной записи всегда будет относиться к одной и той же учетной записи клиента, пока эта учетная запись существует, несмотря на изменения адреса клиента, номера телефона или даже личного имени. Если учетная запись клиента удалена, номер учетной записи этого клиента не будет когда-либо повторно использоваться для учетной записи другого клиента. Именованные поля в учетной записи, такие как остаток к оплате, могут время от времени меняться, но привязка между номером учетной записи клиента и самой учетной записью остается стабильной.

Алгоритм отображения имен в сочетании с одним контекстом не обязательно отображает все имена пространства имен в значения. Таким образом, возможным результатом выполнения разрешения может быть результат «не найдено» , который может быть передан вызывающей стороне либо как зарезервированное значение, либо как исключение. С другой стороны, если схема именования позволяет одному имени сопоставляться с несколькими значениями, возможным результатом может быть список значений. В этом случае для операции отмены привязки может потребоваться дополнительный аргумент, указывающий, какое значение следует отменить.Наконец, некоторые схемы именования обеспечивают обратный поиск , что означает, что вызывающая сторона может передать значение в качестве аргумента алгоритму сопоставления имен и выяснить, какое имя или имена связаны с этим значением.

Рисунок 2.10 иллюстрирует модель именования, показывая пространство имен, соответствующую совокупность значений, алгоритм сопоставления имен и контекст, управляющий алгоритмом сопоставления имен.

На на практике Один встречается три часто используемых имени алгоритмов:

Найти таблицы

Рекурсивный поиск

Несколько поиска

Самая распространенная реализация контекста представляет собой таблицу пар { имя , значение }.Когда реализация контекста представляет собой таблицу, алгоритм сопоставления имен — это просто поиск имени в этой таблице. Сама таблица может быть сложной, включать хеширование или B-деревья, но основная идея остается той же. Привязка нового имени к значению состоит из добавления пары { имя , значение } в таблицу. Рисунок 2.11 иллюстрирует эту распространенную реализацию модели именования. Для каждого контекста существует одна такая таблица, и разные контексты могут содержать разные привязки для одного и того же имени.

Рисунок 2.11. Система, использующая поиск по таблице в качестве алгоритма сопоставления имен. Как и в примере на рис. 2.10, эта система также преобразует имя «N4» в значение «13».

Реальных примеров как общей модели именования, так и реализации табличного поиска предостаточно:

1.

Телефонная книга представляет собой табличный контекст поиска, связывающий имена людей и организаций с телефонными номерами. Как и в примере с сетью передачи данных, телефонные номера сами по себе являются именами, которые телефонная компания преобразует в физические линии, используя алгоритм преобразования имен, который включает в себя коды городов, коммутаторы и физические коммутаторы.Телефонные книги Бостона и Сан-Франциско представляют собой два контекста одной и той же схемы именования; любое конкретное имя может появиться в обеих телефонных книгах, но если это так, то оно, вероятно, привязано к разным телефонным номерам.

2.

Небольшие целые числа обозначают регистры процессора. Значением является сам регистр, а преобразование имени в значение выполняется посредством проводки.

3.

Ячейки памяти имеют аналогичные имена с числами, называемыми адресами, и сопоставление имени со значением снова выполняется с помощью проводки.В главе 5 описывается механизм переименования адресов, известный как виртуальная память, который связывает блоки виртуальных адресов с блоками смежных ячеек памяти. Когда в системе реализовано несколько виртуальных памяти, каждая виртуальная память представляет собой отдельный контекст; данный адрес может относиться к другой ячейке памяти в каждой виртуальной памяти. Ячейки памяти также могут совместно использоваться виртуальной памятью, и в этом случае одна и та же ячейка памяти может иметь одинаковые (или разные) адреса в разных виртуальных памяти, что определяется привязками.

4.

Типичная компьютерная файловая система использует несколько слоев имен и контекстов: секторы диска, разделы диска, файлы и каталоги — все это именованные объекты. Каталоги являются примерами контекстов поиска в таблице. Определенное имя файла может появляться в нескольких разных каталогах, связанных либо с одними и теми же, либо с разными файлами. Раздел 2.5 представляет пример именования в файловой системе unix.

5.

Компьютеры подключаются к сетям передачи данных в местах, известных как точки подключения к сети .Точки подключения к сети обычно именуются по двум разным схемам именования. Первый, используемый внутри сети, включает в себя пространство имен, состоящее из чисел в поле фиксированной длины. Эти имена привязаны, иногда навсегда, а иногда только на короткое время, к физическим точкам входа и выхода в сети. Вторая схема именования, используемая клиентами сети, сопоставляет более удобное для пользователя универсальное пространство имен строк символов с именами первого пространства имен. Раздел 4.4 представляет собой тематическое исследование системы доменных имен, которая обеспечивает удобное для пользователя именование точек подключения для Интернета.

6.

Программист идентифицирует переменные процедуры по именам, и каждая активация процедуры обеспечивает отдельный контекст, в котором разрешается большинство таких имен. Некоторые имена, идентифицированные как «статические» или «глобальные имена», вместо этого могут разрешаться в контексте, который является общим для активаций или различных процедур. При компиляции процедуры некоторые исходные удобные для пользователя имена переменных могут быть заменены целочисленными идентификаторами, более удобными для манипулирования машиной, но модель именования остается в силе.

7.

Единый указатель ресурса (URL) Всемирной паутины сопоставляется с определенной веб-страницей с помощью относительно сложного алгоритма, который разбивает URL-адрес на несколько составных частей и разрешает части с использованием различных схем именования; результат в конечном итоге идентифицирует конкретную веб-страницу. Раздел 3.2 представляет собой тематическое исследование этой схемы именования.

8.

Система выставления счетов для клиентов обычно поддерживает как минимум два типа имен для каждой учетной записи клиента.Номер учетной записи называет учетную запись в пространстве имен уникального идентификатора, но также существует отдельное пространство имен личных имен, которые также можно использовать для идентификации учетной записи. Оба этих имени обычно сопоставляются с записями учетных записей системой базы данных, так что учетные записи могут быть получены либо по номеру учетной записи, либо по личному имени.

Эти примеры также подчеркивают различие между «именованием» и связыванием. Некоторые, но не все, контексты «именуют» вещи в том смысле, что они отображают имя на объект, который обычно считается имеющим это имя.Таким образом, телефонный справочник не «именует» ни людей, ни телефонные линии. Где-то еще есть контексты, которые связывают имена с людьми и которые связывают телефонные номера с конкретными физическими телефонами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.