Передача данных в компьютерных сетях. Методы передачи данных в компьютерных сетях: от базовых принципов до современных технологий

Какие существуют методы передачи данных в компьютерных сетях. Как организована последовательная и параллельная передача информации. В чем заключается пакетный принцип передачи данных. Какие среды используются для передачи данных в сетях.

Основные способы передачи информации в компьютерных сетях

В современных компьютерных сетях используются два основных способа передачи информации:

• Последовательная передача
• Параллельная передача

Рассмотрим подробнее каждый из этих методов.

Последовательная передача данных

При последовательной передаче данные передаются по одной линии связи бит за битом. Это наиболее распространенный способ передачи данных в компьютерных сетях на большие расстояния.

Преимущества последовательной передачи:

• Простота реализации — требуется всего одна линия связи
• Низкая стоимость кабельной системы
• Высокая помехозащищенность на больших расстояниях

Недостатки:

• Относительно низкая скорость передачи данных
• Необходимость преобразования параллельного кода в последовательный

Параллельная передача данных

При параллельной передаче используется несколько линий связи, по которым одновременно передаются биты одного байта или слова данных. Этот способ обеспечивает более высокую скорость передачи.

Преимущества параллельной передачи:

• Высокая скорость передачи данных
• Отсутствие необходимости преобразования данных

Недостатки:

• Сложность реализации из-за необходимости синхронизации сигналов
• Высокая стоимость кабельной системы
• Ограничение по дальности передачи из-за взаимного влияния проводников

В современных компьютерных сетях параллельная передача используется в основном для связи на небольших расстояниях, например, внутри компьютера или между близко расположенными устройствами.

Пакетный принцип организации передачи данных

Пакетный принцип передачи данных является основой функционирования современных компьютерных сетей. Он заключается в том, что данные перед передачей разбиваются на небольшие порции — пакеты.

Каковы основные преимущества пакетной передачи данных?

• Эффективное использование пропускной способности сети за счет статистического мультиплексирования
• Возможность динамической маршрутизации пакетов
• Высокая надежность передачи — при потере пакета повторно передается только он, а не весь файл
• Возможность приоритезации трафика

Структура типичного сетевого пакета включает следующие основные поля:

• Заголовок с адресной информацией
• Поле данных
• Контрольная сумма для проверки целостности

Размер пакета обычно ограничен и составляет от нескольких десятков байт до нескольких килобайт. Это позволяет оптимизировать передачу данных в сети.

Среды передачи данных в компьютерных сетях

Для физической передачи данных в компьютерных сетях используются различные среды. Их можно разделить на два основных типа:

• Проводные (кабельные) среды
• Беспроводные среды

Рассмотрим основные виды сред передачи данных подробнее.

Проводные среды передачи данных

К проводным средам относятся:

• Коаксиальный кабель
• Витая пара
• Оптоволоконный кабель

Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, окруженного диэлектриком и экранирующей оплеткой. Он обеспечивает хорошую помехозащищенность, но имеет большие габариты.

Витая пара представляет собой скрученные попарно изолированные проводники. Это наиболее распространенная среда для локальных сетей. Различают экранированную (STP) и неэкранированную (UTP) витую пару.

Оптоволоконный кабель использует для передачи данных световые импульсы. Он обеспечивает наибольшую скорость и дальность передачи, но имеет высокую стоимость.

Беспроводные среды передачи данных

К беспроводным средам относятся:

• Радиоволны (Wi-Fi, Bluetooth, сотовая связь)
• Инфракрасное излучение
• Лазерное излучение

Беспроводные технологии обеспечивают мобильность и гибкость развертывания сетей, но более подвержены помехам и имеют ограниченную пропускную способность по сравнению с проводными средами.

Методы кодирования данных для передачи по каналам связи

Для эффективной и надежной передачи данных по каналам связи применяются различные методы кодирования. Основные из них:

• Манчестерское кодирование
• Код NRZ (Non Return to Zero)
• Код RZ (Return to Zero)
• Код AMI (Alternate Mark Inversion)
• Скремблирование

Выбор метода кодирования зависит от характеристик среды передачи и требований к скорости и надежности передачи данных.

Манчестерское кодирование

Манчестерское кодирование широко применяется в локальных сетях Ethernet. При этом методе каждый бит данных кодируется перепадом напряжения:

• Логический «0» — перепад от низкого уровня к высокому
• Логическая «1» — перепад от высокого уровня к низкому

Преимущества манчестерского кодирования:

• Самосинхронизация
• Отсутствие постоянной составляющей
• Простота реализации

Протоколы передачи данных в компьютерных сетях

Для организации взаимодействия устройств в компьютерных сетях используются специальные протоколы передачи данных. Наиболее распространенными являются:

• TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
• UDP (User Datagram Protocol)
• HTTP (HyperText Transfer Protocol)
• FTP (File Transfer Protocol)
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

Каждый протокол выполняет определенные функции и предназначен для решения конкретных задач передачи данных.

Протокол TCP/IP

TCP/IP является основным протоколом передачи данных в сети Интернет. Он обеспечивает надежную доставку данных с установлением соединения и контролем ошибок. Как работает TCP/IP?

1. Данные разбиваются на пакеты
2. Каждый пакет снабжается заголовком с адресной информацией
3. Пакеты независимо передаются по сети
4. На принимающей стороне пакеты собираются в исходное сообщение

TCP/IP гарантирует доставку всех пакетов в правильном порядке.

Методы коммутации в компьютерных сетях

В компьютерных сетях применяются два основных метода коммутации:

• Коммутация каналов
• Коммутация пакетов

Каждый из этих методов имеет свои особенности и области применения.

Коммутация каналов

При коммутации каналов перед передачей данных устанавливается выделенное соединение между узлами сети. Этот метод обеспечивает гарантированную пропускную способность, но неэффективно использует ресурсы сети.

Коммутация пакетов

Коммутация пакетов предполагает разбиение данных на пакеты, которые независимо передаются по сети. Этот метод обеспечивает более эффективное использование ресурсов сети, но не гарантирует фиксированную скорость передачи.

В современных сетях чаще всего используется коммутация пакетов, которая лучше подходит для передачи компьютерных данных.

Маршрутизация в компьютерных сетях

Маршрутизация — это процесс определения оптимального пути передачи данных в сети. Для маршрутизации используются специальные устройства — маршрутизаторы.

Основные задачи маршрутизации:

• Выбор оптимального маршрута передачи данных
• Предотвращение зацикливания пакетов
• Балансировка нагрузки в сети

Существуют различные алгоритмы маршрутизации:

• Статическая маршрутизация
• Динамическая маршрутизация
• Адаптивная маршрутизация

Выбор алгоритма маршрутизации зависит от топологии и масштаба сети.

Передача информации в компьютерных сетях

Последовательный и параллельный способы передачи информации

Информация в компьютерах представлена в форме последовательностей двоичных чисел. Обмен данными как внутри вычислительного устройства между его узлами, так и между автономными машинами, может производиться двумя способами:

• последовательная передача: имеется только одна линия, состояние на ее передающей стороне отправляется только тогда, когда предыдущее обработано принимающей, т.е. данные передаются побитно;
• параллельная передача; при таком способе организуются сразу несколько линий, состояние на концах которых меняется одновременно; таким образом, можно передать за один раз столько бит, сколько имеется линий между передатчиком и приемником.

Рисунок 1. Последовательная и параллельная передача данных. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При параллельной передаче технологически трудно избежать взаимовлияния токов, протекающих по близко расположенным проводникам. Поэтому такой способ используется там, где расстояния невелики: между узлами компьютера (т.н. шина данных), между компьютером и монитором (VGA-порт), между компьютером и принтером (параллельный порт).

Последовательная передача, хотя и уступает параллельной по скорости, обеспечивает более эффективную обработку ошибок и менее затратна в случае отправки данных на большие расстояния: двужильный кабель дешевле и надежнее многожильного.

Замечание 1

Американские фермеры в начале XX в. использовали огораживавшую пастбища колючую проволоку и заземление для организации телефонной связи. Таким образом, для передачи информации они обходились всего одним проводом.

Для передачи информации в компьютерных сетях в подавляющем большинстве случаев используется последовательная передача данных. Хотя с развитием технологий стало возможным одновременно передавать несколько потоков (разнесение по частотам в wifi, передача по оптоволокну лучей с разным углом наклона), такие способы нельзя назвать параллельной передачей, т.

к. данные в каждой такой линии обрабатываются независимо друг от друга.

Пакетный принцип организации данных и маршрутизация

При последовательной передаче данные в сетях принято передавать не непрерывным потоком, а пакетами (порциями, сериями). Такой подход обладает следующими преимуществами:

1. по одной и той же линии можно передавать данные для нескольких получателей, указывая их адреса в заголовочной части пакетов;
2. получив определенный объем информации, можно убедиться, что содержащиеся в них данные точно соответствуют тому, что было отправлено; для этого в последовательность пакетов добавляются так называемые контрольные суммы — особым образом подсчитанные числа, на которые влияет каждый бит переданной информации; если хотя бы один бит на стороне приемника будет отличаться (например, из-за помех на линии), то контрольные суммы приемника и передатчика не совпадут и станет понятно, что информация принята с искажениями, следует повторить ее отправку/прием.

Пакетный принцип положен в основу протоколов (правил обмена информацией), используемых в современных компьютерных сетях. В большинстве из них используется семейство TCP/IP — набор протоколов для обмена данными в глобальной сети Интернет, представляющей собой объединение локальных сетей.

Ключевым методом, позволяющим компьютерам, подключенным к разным сетям обмениваться информацией, является маршрутизация. Пакеты, отправляемые внутри локальной сети, принимаются всеми компьютерами, но каждый обрабатывает лишь те, в которых находит свой адрес. Частью адреса является еще и номер сети, который тоже анализируется каждым получателем. Этот номер должен совпадать с заранее настроенным номером, хранящимся в памяти компьютера. Однако среди компьютеров есть такие, которые подключены одновременно к более чем одной сети. Они называются маршрутизаторами (в англоязычной традиции роутерами, а также шлюзами). Если роутер обнаруживает, что пакет предназначен компьютеру чужой по отношению к отправителю сети, он отправляет его во внешнюю сеть. Соседняя сеть также может передать пакет дальше, пока через цепочку шлюзов он не достигает адресата или не вернется с пометкой, что доставка невозможна.

Рисунок 2. Структура заголовка IP-пакета. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Замечание 2

Маршруты, по которым идут пакеты от отправителя к получателю, могут меняться. Интернет — децентрализованная система, в которой нет единого центра управления. Поэтому при повреждении части глобальной сети информация по ней все равно будет передаваться по альтернативным маршрутам, хотя, возможно, и с более низкой скоростью.

Служба доменных имен (DNS)

Структура пакетов протокола TCP/IP, а также правила адресации и маршрутизации в Интернете достаточно сложны для обычного пользователя. Для удобства обращения к ресурсам глобальной сети разработана система доменных имен.

Определение 1

Домен — совокупность сетевых сервисов, принадлежащих организации или частному лицу.

Домен характеризуется особыми именем, регистрируемым в международной организации ICANN, например, yandex. ru. Последние две буквы имени домена обозначают национальную принадлежность (ru — Россия, by — Беларусь, kz — Казахстан, us — Соединенные Штаты и т.п.) или назначение домена (biz — для бизнеса, org — некоммерческие организации, academy — образование и т.п.).

Для преобразования удобных для человеческого запоминания доменных имен в IP-адреса, обрабатываемые компьютерами, предназначена служба доменных имен (DNS, Domain Name Service).

Рисунок 3. Принцип работы DNS. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Замечание 3

Сервисы, принадлежащие домену, могут размешаться на разных компьютерах и даже в разных сетях. Поэтому фраза «компьютер принадлежит домену» не совсем корректна. На одном компьютере могут быть запущены сервисы, принадлежащие разным доменам.

Среды передачи данных | Hyperline

Любовь Горшкова, Григорий Ефимов

При построении сети необходимо, прежде всего, определить, при помощи какого носителя следует передавать связные сигналы, которые принято называть слаботочными.

Под средой передачи данных понимают физическую субстанцию, по которой происходит передача электрических сигналов, использующихся для переноса той или иной информации, представленной в цифровой форме.

Среда передачи данных может быть естественной и искусственной. Естественная среда — это существующая в природе среда; чаще всего естественной средой для передачи сигналов является атмосфера Земли, но возможно также использование других сред — безвоздушного пространства, воды, грунта, корабельного корпуса и т.д. Соответственно под искусственными понимают среды, которые были специально изготовлены для использования в качестве среды передачи данных. Представителями искусственной среды являются, например, электрические и оптоволоконные (оптические) кабели.

Будем рассматривать среды передачи данных согласно их распространенности, поэтому начнем со сред передачи данных, которые мы решили называть искусственными.

Искусственные среды. Классификация и применение

Типичными и наиболее распространенными представителями искусственной среды передачи данных являются кабели. При создании сети передачи данных выбор осуществляется из следующих основных видов кабелей: волоконно-оптический (fiber), коаксиал (coaxial) и витая пара (twisted pair). При этом и коаксиал (коаксиальный кабель), и витая пара для передачи сигналов используют металлический проводник, а волоконно-оптический кабель — световод, сделанный из стекла или пластмассы.

Справедливости ради следует отметить, что помимо оптических волокон, для передачи слаботочных сигналов в электронике применяют углеродные волокна (carbon fibers). Такая «экзотическая» среда применяется, в частности, для соединения усилителей мощности с акустическими колонками класса high-end (считается, что электрический сигнал, передаваемый по такому «акустическому» кабелю, испытывает меньшее рассеяние, чем в металлическом кабеле). В такой аппаратуре применяют также кабели из серебра, что обеспечивает получение так называемого «серебряного» звучания.

Но не будем отвлекаться. Прежде чем в 1992 году были одобрены стандарты на сеть Ethernet в части установки неэкранированной витой пары, в большинстве локальных сетей использовался коаксиальный кабель. Но в последующих инсталляциях, в основном, использовали более гибкую и менее дорогостоящую среду — неэкранированную витую пару. Кроме того, все большее распространение получает волоконно-оптический кабель за счет своих лучших характеристик по сравнению с электрическими кабелями. Однако волоконно-оптический кабель обладает существенным недостатком — высокой стоимостью, поэтому он чаще всего используется в магистральной сети, а до рабочих мест протягивается пока еще относительно редко. (Кстати, волоконно-оптические кабели также широко используются для соединения проигрывателей с усилителями в аудиоаппаратуре класса high-end.)

При выборе кабеля, особенно электрического, возникает противоречие между достижением высокой скорости передачи и покрытием большого расстояния. Дело в том, что можно увеличить скорость передачи данных, но это уменьшает расстояние, на которое данные могут перемещаться без восстановления (регенерации). В таких ситуациях могут помогать устройства, осуществляющие регенерацию сигналов, в частности, повторители и усилители. Однако при этом некоторые ограничения накладывают физические свойства кабеля. Так, электрические кабели обладают характеристикой, считающейся косвенной, — импендансом (чем выше импенданс — тем выше сопротивление), которая может стать источником осложнений при попытке соединить два кабеля с различным импендансом.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель(coaxial), или коаксиал имеет длинную историю. Если в вашем доме есть кабельное телевидение, то вы имеете коаксиальный кабель. Кабельное телевидение использует те же самые принципы, что и широкополосная передача, применяемая в сетях передачи данных. Широкополосная сеть и кабельное телевидение используют важное достоинство коаксиального кабеля — его способность передавать в один и тот же момент множество сигналов. Каждый такой сигнал называется каналом. Все каналы организуются на разных частотах, поэтому они не мешают друг другу.

Коаксиальный кабель обладает широкой полосой пропускания; это означает, что в ней можно организовать передачу трафика на высоких скоростях. Он также устойчив к электромагнитным помехам (по сравнению с витой парой) и способен передавать сигналы на большое расстояние. Кроме того, с технологией передачи сигналов по коаксиальному кабелю хорошо освоились многие поставщики и инсталляторы как кабельных систем, так и различных сетей передачи данных.

Коаксиальный кабель состоит из четырех частей (см. рис. 1). Внутри кабеля размещена центральная жила (проводник, сигнальный провод, линия, носитель сигнала, внутренний проводник), окруженная изоляционным материалом (диэлектриком). Указанный слой изоляции охвачен тонким металлическим экраном. Ось металлического экрана совпадает с осью внутреннего проводника — отсюда и следует название «коаксиал». И, наконец, внешней частью кабеля является пластиковая оболочка.

Центральная жила может состоять из одного сплошного проводника (одножильный) или нескольких, являющихся одним проводником (многожильный). Она обычно выполнена из меди, медного сплава с оловом или серебром; алюминия или стали с медным покрытием. Диэлектрик — полиэтилен или тефлон с воздушной прослойкой или без нее. Экран может быть выполнен в виде фольги или оплетки. Внешняя оболочка изготавливается из поливинилхлорида или полиэтилена (noplenun), тефлона или кинара (plenun).

Внешний экран может быть выполнен из фольги, оплетки или из их комбинаций. Возможна также многослойная (например, четырехслойная) защита.

Существует несколько размеров коаксиального кабеля. Различают толстый (диаметром 0.5 дюйма) и тонкий (диаметром 0.25 дюйма) коаксиальные кабели. Толстый коаксиальный кабель более крепкий, стойкий к повреждению и может передавать данные на более длинные расстояния, но недостатком такого кабеля является сложность его подсоединения.

Заметим также, что существуют такие разновидности коаксиального кабеля, как твинаксиал, тринаксиал, quad-кабель и т.д.

Витая пара

Витая пара (TP — twisted pair) — кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание осуществляется для уменьшения внешних наводок (наводок от внешних источников) и перекрестных наводок (наводок от одного проводника другому проводнику из одной и той же пары). Часто кабель на витой паре (точнее, на нескольких, как правило, 4 витых парах) называют просто «витая пара», хотя, конечно, это -профессиональный жаргон. Заметим попутно, что витая пара была изобретена Александром Беллом в 1981 году.

В последние несколько лет производители витой пары научились передавать данные по своим кабелям с высокими скоростями и на большие расстояния. Некоторые из первых локальных сетей на персональных компьютерах, например, Omninet или 10Net, использовали витую пару, но могли передавать данные только со скоростью 1 Мбит/с. В 1984 году, когда была представлена сеть Token Ring, она обладала способностью пересылать данные со скоростью 4 Мбит/с по экранированной витой паре. А в 1987 году отдельные производители заявили, что сеть Ethernet может пересылать данные по неэкранированной витой паре, но компьютеры должны быть размещены на расстоянии, равном приблизительно 300 футов, а не 2000 футов, как было разрешено для соединения с помощью толстого коаксиального кабеля. Современные достижения сделали возможной передачу данных по кабелю на витой паре со скоростью 1 Гбит/с (по 250 Мбит/с в каждой из 4 пар).

По сравнению с волоконно-оптическими и коаксиальными кабелями, использование витой пары обладает рядом существенных преимуществ. Такой кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать. Он также недорог. И вследствие этого, витая пара является идеальным средством передачи данных для офисов или рабочих групп, где нет электромагнитных помех.

Однако, витая пара обладает следующими недостатками: сильное воздействие внешних электромагнитных наводок, возможность утечки информации и сильное затухание сигналов. Кроме того, проводники витой пары подвержены поверхностному эффекту — при высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала.

Несмотря на то, что существует несколько типов витой пары, экранированная (STP — shielded twisted pair) и неэкранированная (UTP — unshielded twisted pair) являются самыми важными (см. рис. 2). При этом кабель UTP не содержит никаких экранов, а кабель STP может иметь экран вокруг каждой витой пары и, в дополнение к этому, еще один экран, охватывающий все витые пары (кабель S-STP). Применение экрана позволяет повысить помехоустойчивость.

Материалы, используемые при изготовлении витой пары, аналогичны материалам, используемым при изготовлении коаксиального кабеля.

Стандарты TIA/EIA-568, 568А определяют категории для витой пары. Существуют 7 таких категорий. Самая младшая (Категория 1) соответствует аналоговому телефонному каналу, а старшая (Категория 1) характеризуется максимальной частотой сигнала в 600 МГц, при этом Категории 1…3 выполняются на UTP, а 4…7 — UTP и STP.

Многие специалисты высказывают сомнения по поводу целесообразности введения 7 категории, так как стоимость кабеля, соответствующего данной категории, приравнивается к стоимости волоконно-оптических кабелей, в то время как ведутся работы по созданию более дешевых волоконно-оптических кабелей.

Волоконно-оптический кабель

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) был разрекламирован как решение всех проблем, порождаемых медным кабелем. Такой кабель имеет огромную ширину полосы пропускания и может пересылать голосовые сигналы, видеосигналы и сигналы данных на очень большие расстояния. В связи с тем, что волоконно-оптический кабель для передачи данных использует световые импульсы, а не электричество, он оказывается невосприимчивым к электромагнитным помехам. Отличительной особенностью волоконно-оптического кабеля является также то, что он обеспечивает более высокую безопасность информации, чем медный кабель. Это связано с тем, что нарушитель не может подслушивать сигналы, а должен физически подключиться к линии связи. Для того чтобы добраться до информации, передаваемой по такому кабелю, должно быть подсоединено соответствующее устройство, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению интенсивности светового излучения. К недостаткам волоконно-оптического кабеля следует отнести высокую стоимость и меньшее число возможных перекоммутаций по сравнению с электрическими кабелями, так как во время перекоммутаций появляются микротрещины в месте коммутации, что ведет к ухудшению качества оптоволокна.

По своей структуре волоконно-оптический кабель подобен коаксиальному кабелю (см. рис. 1). Однако вместо центральной жилы в его центре располагается стержень, или сердцевина, которая окружена не диэлектриком, а оптической оболочкой, которая, в свою очередь, окружена буферным слоем (слоем лака), элементов усиления и внешнего покрытия. Стержень и оболочка изготавливается как одно целое. Диаметр стержня составляет от 2 до нескольких сотен микрометров. Толщина оболочки — от сотен микрометров до единиц миллиметров. Буферный слой может быть свободным (жесткая пластиковая трубка) или плотноприлегающим. Свободный защищает от механических повреждений и температуры, прилегающий — только от механических повреждений. Элементы усиления выполняются из стали, кевлара и т.д., однако, могут иметь отрицательный эффект, например, элементы из стали могут притягивать разряды молний. Волоконно-оптический кабель с элементами усиления называется кабелем с усиленной конфигураций. В кабеле облегченной конфигурации пространство между внешней оболочкой и буферным слоем заполнено жидким гелием. Внешнее покрытие изготавливается аналогично покрытию электрических кабелей.

Волоконно-оптический кабель бывает одномодовым и многомодовым. Одномодовый кабель имеет меньший диаметр световода (5-10 мкм) и допускает только прямолинейное распространение светового излучения (по центральной моде). В стержне многомодового кабеля свет может распространяться не только прямолинейно (по нескольким модам). Чем больше мод, тем уже пропускная способность кабеля. Так, на 100 м максимальная частота сигнала на длине волны 850 нм для многомодового составляет 1600 МГц, для одномодового — 888 ГГц. Стержень и оболочка многомодового кабеля могут быть изготовлены из стекла или пластика, в то время как у одномодового — только из стекла. Для одномодового кабеля источником света является лазер, для многомодового — светодиод.

Для многомодового кабеля характерны следующие помехи: модальная дисперсия и хроматическая дисперсия. Модальная дисперсия заключается в том, что на большом расстоянии начинает сказываться многомодовость кабеля — световой импульс, идущий по самой длинной моде (неаксиальный луч) начинает «отставать» от импульса, идущего по центральной моде (аксиальный луч). В результате этого промежуток между импульсами должен быть больше, чем разница между аксиальным и неаксиальным лучами. Хроматическую дисперсию по другому можно назвать «эффектом радуги» — когда световой сигнал разделяется на световые компоненты., а так как волны света различной длины пропускаются световодом по-разному, то на больших расстояниях хроматическая дисперсия может привести к потере передаваемых данных — световые компоненты одного сигнала будут накладываться на световые компоненты другого.

Многомодовый волоконно-оптический кабель может быть со ступенчатым или плавным отражением сигнала. Кабель с плавным отражением сигнала имеет многослойную оболочку с разными коэффициентами отражения у каждого слоя, и лучшие характеристики по сравнению с кабелем со ступенчатым отражением сигнала.

Одномодовый кабель обладает наилучшими характеристиками, но и является самым дорогим. Многомодовый кабель из пластика является самым дешевым, но обладает самыми худшими характеристиками.

Радиоволновод (немного экзотики)

К искусственным средам передачи можно отнести радиоволноводы. Радиоволновод представляет собой полую металлическую трубку, внутри которой распространяется радиосигнал. Нужно отметить, что диаметр трубки должен соответствовать длине волны передаваемого сигнала. Обычно применяются короткие волноводы для передачи сигнала на передающую антенну. Однако есть сведения, что радиоволноводы применялись в военной отрасли для передачи сигналов на большие расстояния, причем коэффициент затухания сигнала был ниже, чем при использовании электрических кабелей. Но по мере развития технологий изготовления кабелей (в частности, волоконно-оптических) радиоволноводы перестали использоваться для передачи сигналов на большие расстояния.

Естественные среды

Рассматривая естественные среды передачи данных, сделаем следующие допущения: 1) так как наиболее используемой естественной средой является атмосфера (в основном, нижний слой — тропосфера), а различные сигналы распространяются в атмосфере по разному, то при рассмотрении данной среды различные виды сигналов будем рассматривать отдельно; 2) поскольку при спутниковой связи безвоздушная среда не накладывает каких-либо ограничений на проходящий через нее сигнал, а основные трудности сигнал спутниковой связи испытывает при прохождении атмосферы, — отдельно рассматривать безвоздушную среду не будем.

Атмосфера

Наибольшее распространение в качестве носителей данных в атмосфере получили электромагнитные волны. Здесь следует заметить, что от длины волны зависит характер распространения электромагнитных волн в атмосфере. Спектр электромагнитного излучения делится на радиоизлучение, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение. В настоящее время в связи с техническими трудностями ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение не используются. Используемые радиоволны, в свою очередь, зависят от длины волны. Они делятся на (приведем отечественную классификацию): сверхдлинные (декакилометровые), длинные (километровые), средние (гектаметровые), короткие (декаметровые), метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые, субмиллиметровые. Последние пять диапазонов принято также называть ультракороткими волнами. Кроме того, в последние три диапазона входит СВЧ-излучение (а по некоторым источникам — и часть дециметрового диапазона 0.3…0.1 м).

Радиоволны

Волны, имеющую длину больше, чем у ультракоротковолновых, не представляют большого интереса для сети передачи данных из-за низкой потенциальной скорости передачи данных. Поэтому рассматривать их не будем.

В сетях передачи данных нашли применения радиоволны УКВ диапазона, которые распространяются прямолинейно и не отражаются ионосферой (как КВ) и не огибая встречающиеся препятствия (как ДВ или СВ). Поэтому связь в сетях передачи данных, построенных на УКВ радиосредствах, ограничена по расстоянию (до 40 км). Для преодоления этого ограничения обычно используют ретрансляторы.

Разработчику радиосети приходится, в первую очередь, заниматься юридическими проблемами. Это объясняется тем, что любая передающая радиостанция, превышающая ограничение на выходную мощность, подлежит лицензированию. Национальными комитетами по лицензированию (или государственными органами, занимающимися лицензированием), как правило, выделяются частоты, не подлежащие лицензированию (в США комитетом FCC определены три таких диапазона: 902…928 МГц, 2.4…2.5 ГГц и 5.8…5.,9 ГГц, в Европейском сообществе ETSI определен диапазон, утвержденный директивой ЕС 1. 88…1.90 ГГц). Однако в этом случае на передающее устройство накладывается ограничение по мощности (для США — 1 Вт).

Сети передачи данных бывают узкополосными (как правило, одночастотные) и широкополосными (широкополосные, как правило, организуются на нелицензируемых частотах). Широкополосные сети могут использовать либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов и модуляцией несущей прямой последовательностью (DS-CDMA, DFM), либо метод множественного доступа с кодовым уплотнением каналов за счет скачкообразного изменения частоты (FH-CDMA, FHM).

Стоит добавить, что при использовании радиоволн с миллиметровыми длинами волны и менее, придется столкнуться с тем, что качество радиосвязи будет зависеть от состояния атмосферы (туман, дым и т.д.).

Разновидностью радиосвязи можно считать спутниковую связь, отличием от наземной радиосвязи будет являться только то, что вместо наземного ретранслятора используется спутник-ретранслятор, находящийся на геостационарной орбите. При использовании спутника-ретранслятора снимается ограничение по расстоянию, но возникают задержки между приемом и передачей сигнала — задержки распространения, которые могут составить 0.5…5 с.

Инфракрасное излучение и видимый свет

Источником инфракрасного излучения могут служить лазер или фотодиод. В отличие от радиоизлучения, инфракрасное излучение не может проникать сквозь стены, и сильный источник света будет являться для них помехой. Кроме того, при организации связи вне помещения на качество канала будет влиять состояние атмосферы. Инфракрасные сети передачи данных могут использовать прямое или рассеянное инфракрасное излучение. Сети, использующие прямое излучение, могут быть организованы по схеме «точка-точка» или через отражатель, закрепляющийся, как правило, на потолке. Организация сетей, использующих прямое излучение, требует очень точного наведения, особенно если в качестве источников наведения используются лазеры. Используемые частоты излучения 100…1000 ГГц, пропускная способность от 100 Кбит/с до 16 Мбит/с. Сети, использующие рассеянное излучение, не предъявляют требования к точной настройке, более того, позволяют абоненту перемещаться, но обладают меньшей пропускной способностью — не более 1 Мбит/с.

Использование в сетях передачи данных источника видимого света более проблематично, так как использующийся источник видимого света ( лазер) может нанести травму человеку (ожог глаз). Поэтому при организации сетей, использующих видимый свет, следует также решать проблемы исключения случайной травмы пользователя сети, обслуживающего персонала или случайных людей.

Основные понятия

Среда передачи данных — физическая среда, по которой происходит передача сигналов, использующихся для представления информации

Радиоволны — электромагнитные волны с частотой меньше 6000 ГГц (с длиной волны больше 100 мкм).

Коаксиальный (coaxial) кабель (от co — совместно и axis — ось) представляет собой два соосных гибких металлических проводника, разделенных диэлектриком.

Витая пара — (twisted pair, TP) — кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Существуют: экранированная (shielded twisted pair, STP) и неэкранированная (unshielded twisted pair, UTP) витые пары.

Двужильный или твинаксиальный (twinaxial) кабель — коаксиальный кабель с двумя проводящими жилами, каждая из которых помещена в свой собственный слой диэлектрика.

Триаксиальный (triaxial) кабель отличается от коаксиального тем, что содержит дополнительный медный экранирующий слой, который располагается между обычным экранирующим слоем и внешним покрытием.

Квадраксильный (quadrax) кабель — кабель, содержащий две жилы подобно твиаксиальному и окруженный подобно триаксиальному дополнительным экранирующим проводящим слоем.

Кабели с четырехслойной защитой (quadshield) — кабели такого типа содержат четыре чередующихся защитных слоя из фольги и металлической оплетки.

Волоконно-оптический кабель (fiber-optic cable) предназначен для организации физической сред передачи световых сигналов.

Мода (mode) — возможный путь распространения световых лучей по оптоволокну.

Одномодовый (single-mode) кабель- волоконно-оптический кабель, имеющий диаметр сечения стержня менее 10 мкм, в результате чего световые лучи внутри него могут распространяться только по одному маршруту.

Многомодовый (multimode) кабель — волоконно-оптический кабель, внутри стержня которого световые лучи могут распространяться по нескольким маршрутам.

Кабель со ступенчатым изменением коэффициента преломления (single-step fiber) — многомодовый волоконно-оптический кабель со скачкообразным коэффициентом преломления между сердечниками и оболочкой.

Кабель с плавным изменением коэффициента (graded-index fiber) — многомодовый волоконно-оптический кабель с плавным изменением коэффициента преломления между сердечниками и оболочкой.

Организации, занимающиеся стандартизацией сред передачи данных

Компания IBM — спецификации ICS (IBM cable system)

Национальный электротехнический кодекс (National Electric Code, NEC). Документы NEC публикуются национальным противопожарным комитетом. В них описываются стандарты надежности общецелевых кабелей. Стандарты второго класса (CL2x) описывают общецелевые кабели, а коммуникационные стандарты (CMx) кабели, предназначенные для передачи информации. Наиболее строгими из стандартов являются CL2P, CM2P (Plenum), менее строгие стандарты CL2R, CM2R.

Underwriters laboratories (UL)

Специалисты организации UL выполняют тестирование, предназначенное для проверки условий, при которых кабели и устройства могут работать с надежностью, соответствующей их спецификации. Продукция успешно прошедшая эти тесты помещается в списки UL. Для классификации кабелей различного типа UL используют систему отметок, которая содержит пять уровней.

Объединенный комитет Ассоциация электронной промышленности/Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA/EIA) разботал классификационные системы для витой пары: TIA/EIA-568/568А.

Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия (ISO/IEC) разработали стандарт ISO/IEC 11801, определяющий спецификации на кабели и соединители.

Институт инженеров по радиотехнике и электронике (IEEE) разработал стандарт 802.11 на беспроводные сети

Статья опубликована с разрешения журнала «Сетевой», №05 2000

 

Правила работы в сети — Сеть передачи данных Якутского Научного Центра

Якутская Научная Сеть (Yakutsk Science Network) создана для объединения сетей научных учреждений города Якутска и их централизованного подключения к Интернет.

Абонентами сети «Наука» являются локальные вычислительные сети (ЛВС) институтов и подразделений Якутского научного центра СО РАН, Академии наук РС(Я) и других организаций, заинтересованных в использовании информационных и коммуникационных ресурсов сети «Наука» и заключивших с администрацией сети Наука договор о подключении.

Пользователями сети «Наука» являются сотрудники институтов и подразделений ЯНЦ СО РАН, АН РС(Я), а также других организаций √абонентов, подключенных к компьютерной сети «Наука» и совместно использующих ее ресурсы.

Настоящие правила содержат необходимые требования по обеспечению совместной работы в компьютерной сети, сохранности информации пользователей сети и соблюдению прав на ее распространение, в том числе и защиты личной информации пользователей.
Соблюдение настоящих правил необходимо для обеспечения нормальной работы сети и корректного взаимодействия с глобальной компьютерной сетью Интернет.
Сети организаций — абонентов могут составлять свои правила пользования, включив в них все требования, изложенные в данных правилах.

1. Общие положения
   Ресурсы, сетевые службы сети «Наука», доступ к ресурсам сети Интернет, в том числе электронной почте, и персональные компьютеры предоставлены пользователям исключительно для выполнения работ согласно их должностным обязанностям. Термины «личная информация пользователя», «личный компьютер», «владелец информации» и т.п. в настоящих Правилах и других документах, регламентирующих использование сети «Наука», понимаются исключительно в контексте служебных обязанностей и полномочий пользователей и не имеют отношения к праву граждан на тайну личной переписки и т.п.
   Пользователи должны уважать права других пользователей на конфиденциальность и право на пользование общими ресурсами.
   Пользователь должен быть уверен, что своими действиями он не создает препятствий в работе других пользователей и не нарушает их прав.
   При пользовании компьютерной сети «Наука» запрещены:
   1. доступ к информации, не являющейся публичной, без разрешения ее собственника;
   2. повреждение, уничтожение или фальсификация чужой информации;
   3. обход учетной системы, ее повреждение или дезинформация;
   4. распространение или преднамеренное получение информации, запрещенной действующим законодательством или не соответствующей морально-этическим нормам , а также рассылка обманных, беспокоящих или угрожающих сообщений;
   5. использование ресурсов сети без разрешения на использование этих ресурсов, использование предоставленных ресурсов в целях, отличных от тех, для которых ресурсы предоставлены данному пользователю.

   Управление сетью, согласно Положению о сети «Наука», осуществляется администрацией сети «Наука», администраторами сетей институтов и подразделений и их подсетей и администраторами отдельных компьютеров. Администраторы руководят работами по сопровождению и развитию сети, управляют подключением к ней, приостановлением и прекращением доступа к сети, управляют и контролируют использование ресурсов сети ее пользователями.
   Администраторы имеют право обращаться к не публичной информации, размещенной на компьютерах, находящихся под их административным контролем, или передаваемой по контролируемой ими сети, а также останавливать процессы пользователей и передачу данных по сети при необходимости принятия мер по обеспечению безопасности сети, по соблюдению правил распределения ресурсов или по улучшению работы сети.

2. Правила пользования компьютером общего пользования, подключенным к компьютерной сети «Наука»
   2.1. Пользователь должен ознакомиться с настоящими правилами. Обязанность ознакомления пользователя с правилами лежит на администраторе компьютера общего пользования.
   2.2. Для работы на компьютере общего пользования необходимо разрешение его администратора. Никакой другой пользователь компьютера, кроме его администратора, не может давать разрешение на даже временную работу на компьютере; работа на компьютере без разрешения его администратора категорически запрещена.
   2.3. При выдаче разрешения на работу на данном компьютере пользователь регистрируется, устанавливаются ограничения на использование им общих ресурсов компьютера и сети, выдается регистрационное имя и пароль.
   Пользователь должен держать в тайне свой пароль. Сообщать свой пароль другим лицам, а также пользоваться чужими паролями запрещено.
   В случае, если у пользователя возникло подозрение, что его пароль стал известен другим лицам, он должен немедленно сменить его или обратиться к администратору с просьбой о смене пароля.
   2.4. По вопросам, связанным с распределением ресурсов компьютера следует обращаться к его администратору. Какие-либо действия пользователя, ведущие к изменению объема используемых им ресурсов, или влияющие на загруженность или безопасность системы (например, установка на компьютере сервера общего коллективного доступа), должны санкционироваться администратором компьютера.
   2.5. Настоящие правила предназначены для регулирования распределения ресурсов коллективного пользования и поддержания необходимого уровня защиты информации, ее сохранности и соблюдения прав доступа к информации, установленных ее собственником, в том числе и соблюдения конфиденциальности личной информации. Правила служат интересам всех пользователей, поэтому они должны вести совместный контроль за соблюдением настоящих правил.
   В случае появления у пользователя сведений или подозрений о фактах нарушения настоящих правил, а в особенности о фактах несанкционированного доступа к информации, своей или чужой, а также информации о нарушениях в работе системы, пользователю следует немедленно сообщить об этом администратору компьютера.
   Администратор компьютера, при необходимости, с помощью других специалистов, должен провести расследование указанных фактов и принять соответствующие меры.
3. 3. Правила администрирования компьютера общего пользования, подключенным к компьютерной сети «Наука»
4. 3.1. Администратор компьютера общего пользования должен быть ознакомлен с настоящими правилами. Обязанность ознакомления администратора с правилами лежит на администраторе сети, к которой подключен данный компьютер.
   3.2. Разрешение на подключение компьютера к сети дается администратором сети. Самовольное подключение является серьезнейшим нарушением правил пользования сетью.
   При подключении к сети администратором компютера по согласованию с администрацией сети назначается имя компьютера; администратором сети регистрируется физический (MAC) адрес сетевого адаптера, назначаются сетевые реквизиты, такие как IP адрес, номер сети IPX, имя домена и рабочей группы и др. Так как передача данных в сети «Наука» с использованием других сетевых реквизитов является распространением ложной информации и создает угрозу организации защиты информации других компьютеров, то несогласованное с администрацией сети «Наука» изменение этих настроек или замена сетевого адаптера категорически запрещены.
   В целях контроля за использованием ресурсов сети и обеспечения необходимых мер компьютерной безопасности, на передачу данных в сеть «Наука» с использованием протоколов, отличных от общепринятых протоколов (IP/TCP, IP/UDP, IP/ICMP), требуется разрешения администратора сети.
   3.3. Администратор компьютера общего пользования контролирует использование компьютера его пользователями и распределение ресурсов компьютера между пользователями. Администратор обязан ознакомить пользователей своего компьютера с настоящими правилами, этикой пользования компьютерной сетью и способами управления и контролирования доступа к личной информации пользователя.
   Администратор компьютера общего пользования несет ответственность за размещение на этом компьютере конфиденциальной информации и за весь информационный обмен между этим компьютером и другими компьютерами в сети «Наука» и за ее пределами.
   На компьютерах общего пользования рекомендуется устанавливать операционные системы, разграничивающие доступ пользователей к ресурсам компьютера, например Windows NT с NTFS или UNIX и не допускать возможности загрузки другой операционной системы. Для компьютеров, на которых может быть размещена конфиденциальная информация, это требование является обязательным.
   3.4. Все компьютеры, подключенные к сети, являются пользователями ее ресурсов. Администратору компьютера следует внимательно относиться к своим действиям, не ущемляя прав и не препятствуя работе других компьютеров в сети. В случаях, когда вследствие изменения режима работы компьютера заметно изменяются потоки передаваемой по сети информации (например, в случае установки на компьютере сервера коллективного доступа), такие изменения следует согласовывать с администратором сети.
   3.5. Администратор компьютера общего пользования в целях защиты интересов всех пользователей компьютера должен принимать все необходимые меры по защите информации на компьютере и контролю за соблюдением прав доступа к ней.
   Для повышения эффективности и упрощения своей работы администраторам необходима взаимопомощь и взаимная согласованность действий по обеспечению компьютерной безопасности. Поэтому в случае появления у администратора сведений или подозрений о фактах нарушения настоящих правил, а в особенности о фактах несанкционированного доступа к информации, размещенной на контролируемом им компьютере или каком-либо другом, администратор должен немедленно сообщить об этом администратору сети или лицу, ответственному в сети за компьютерную безопасность.
   В случае нарушения правил пользования сетью, связанных с администрируемым им компьютером, администратор проводит расследование причин и выявление виновников нарушений и принимает меры к пресечению подобных нарушений. Если виновником нарушения является пользователь данного компьютера, администратор отстраняет виновника от пользования компьютером или принимает иные меры.
   О результатах расследования и принятых мерах сообщается администратору сети или лицу, ответственному в сети за компьютерную безопасность.
5. 4. Правила пользования компьютером индивидуального пользования, подключенным к компьютерной сети «Наука»
   4. 1. Пользователь компьютера должен быть ознакомлен с настоящими правилами. Обязанность ознакомления пользователя с правилами лежит на администраторе сети, к которой подключен данный компьютер.
   4.2. Разрешение на подключение компьютера к сети дается администратором сети. Самовольное подключение является серьезнейшим нарушением правил пользования сетью.
   При подключении к сети пользователем по согласованию с администрацией сети назначается имя компьютера; администратором сети регистрируется физический (MAC) адрес сетевого адаптера, назначаются сетевые реквизиты, такие как IP адрес, имя комьютера, имя домена и рабочей группы и др. Так как передача данных в сети «Наука» с использованием других сетевых реквизитов является распространением ложной информации и создает угрозу организации защиты информации других компьютеров, то несогласованное с администрацией сети «Наука» изменение этих настроек или замена сетевого адаптера категорически запрещены.
   В целях контроля за использованием ресурсов сети и обеспечения необходимых мер компьютерной безопасности, на передачу данных в сеть «Наука» с использованием протоколов, отличных от общепринятых протоколов (IP/TCP, IP/UDP, IP/ICMP), требуется разрешение администратора сети.
   4.3. Пользователь несет личную ответственность за размещение на своем компьютере конфиденциальной информации и весь информационный обмен между его компьютером и другими компьютерами в сети «Наука» и за ее пределами.
   В случае, если с данного компьютера производился несанкционированный доступ к информации на других компьютерах, и в случаях других серьезных нарушений правил пользования сетью, по решению администратора сети компьютер отключается от сети, а к пользователю данного компьютера применяются соответствующие меры.
   4.4. Настоящие правила предназначены для регулирования распределения ресурсов коллективного пользования и поддержания необходимого уровня защиты информации, ее сохранности и соблюдения прав доступа к информации, установленных ее собственником, в том числе и соблюдения конфиденциальности личной информации. Правила служат интересам всех пользователей, поэтому в случае появления у пользователя сведений или подозрений о фактах нарушения настоящих правил, а в особенности о фактах несанкционированного доступа к информации, размещенной на его компьютере или каком-либо другом, он должен немедленно сообщить администратору сети или лицу, ответственному в сети за компьютерную безопасность.

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, используемых 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 какой-либо вид среды передачи (например, коаксиальный кабель, оптоволокно и т. д.)

Параллельная передача

Определение: различные субъединицы слишком короткие. Таким образом, обычной практикой является передача данных между субблоками по отдельному проводу для передачи каждого бита данных. Каждый субблок соединен несколькими проводами, а обмен данными осуществляется с помощью режим 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 , т. е. битов передаются с каждым тактовым импульсом.

• 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 требует n строк для передачи n бит одновременно.

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 Битовая синхронизация

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 9.0005

• Промежутки 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 метод 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 станет доступным байт данных для передачи.

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 связи без пробелов, ответственностью получателя является разделение потока битов на байты для восстановления исходной информации.

• 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 асинхронного и синхронного режима.      

Компьютерная сеть | Режимы передачи

следующий → ← предыдущая 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 может использоваться 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 между устройствами нет связи. 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. 903:50 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 отправлять и получать данные одновременно. Производительность Производительность полудуплексного режима выше, чем симплексного. Производительность полнодуплексного режима выше, чем полудуплексного. 903:50 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. Следующая темаМодели ← предыдущая следующий →

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 ответами для проверки знаний и понимания модуля

Просмотреть ресурсы передачи данных GCSE

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

• Редактируемая презентация урока в PowerPoint
• Редактируемые раздаточные материалы
• Глоссарий, который охватывает основные термины модуля
  23 ментальные карты для визуализации ключевых понятий
  Карточки для распечатки, помогающие учащимся активно вспоминать и повторять на основе уверенности
  Тест с прилагаемыми ключами для ответов для проверки знаний и понимания модуля

  Посмотреть ресурсы обмена данными A-Level

  1 Ресурсы передачи данных GCSE (14-16 лет)

  2 Ресурсы обмена данными A-Level (16-18 лет)

  2. 1 Типы передачи данных

  Сравнение между Последовательная и параллельная передача

  2.3 Типы последовательной передачи

  2.4 Синхронная и асинхронная передача

  2.5 Дополнительная литература:

  Передача данных — это средство передачи цифровых или аналоговых данных по коммуникационной среде 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 – инициирование квитирования
  • 5 линий – обмен данными и уведомление об ошибках
  • 8 линий – передача данных

  Сравнение последовательной и параллельной передачи Сравнение

  4 9022 9022 бит на передачу тактовый импульс

  Последовательная передача	Параллельная передача
  Определение	Поток данных в 2 направлениях, бит за битом	Поток данных в нескольких направлениях, 8 бит (1 байт) за раз
  Стоимость	Экономичный	Дорогой
  1 бит	8 бит или 1 байт
  Скорость	Медленная	Быстрая
  Приложения 50 Используется для междугородной связи	0224 Используется для связи на короткие расстояния
  Пример	Компьютер-компьютер	Компьютер-принтер

  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.