Strojna izvedba prenosa podatkov. Preklapljanje strojne opreme v mestnih telefonskih omrežjih
Predavanje št. 8
Značilnosti informacijskih kanalov
Informacijski kanal lahko označimo tudi s tremi ustreznimi parametri: časom uporabe kanala T k, pasovna širina frekvenc, ki jih oddaja kanalFk, in dinamični razpon kanalaDkoznačuje njegovo sposobnost prenosa različnih nivojev signala.
Količina se imenuje zmogljivost kanal.
Nepopačen prenos signalov je možen le, če se glasnost signala "prilega" zmogljivosti kanala.
Posledično je splošni pogoj za ujemanje signala s kanalom za prenos informacij določen z razmerjem
Vendar pa relacija izraža nujen, a ne zadosten pogoj za ujemanje signala s kanalom. Zadosten pogoj je dogovor o vseh parametrih:
Za informacijski kanal se uporabljajo naslednji koncepti: hitrost vnosa informacij, hitrost prenosa informacij in zmogljivost kanala.
Pod hitrostjo vnosa informacij (pretok informacij) jaz ( X ) razumeti povprečno količino informacij, vnesenih iz vira sporočila v informacijski kanal na časovno enoto. To lastnost vira sporočila določajo samo statistične lastnosti sporočil.
Hitrost prenosa informacij jaz ( Z , Y ) – povprečna količina informacij, prenesenih po kanalu na časovno enoto. Odvisno je od statističnih lastnosti oddanega signala in od lastnosti kanala.
Pasovna širina C – najvišja teoretično dosegljiva hitrost prenosa informacij za dani kanal. To je značilnost kanala in ni odvisna od statistike signala.
Prepustnost informacijskega kanala določata dva parametra: bitna globina in frekvenca. Sorazmerna je z njihovim produktom.
Bitna globina je največja količina informacij, ki jih je mogoče hkrati postaviti v kanal.
Pogostost prikazuje, kolikokrat je mogoče informacije postaviti v kanal v enoti časa.
Zmogljivost poštnega kanala je ogromna. Torej, ko na primer pošljete laserski disk po pošti, lahko v kanalu hkrati postavite več kot 600 MB informacij. Hkrati je pogostost poštnega kanala zelo nizka - pošta se iz nabiralnikov odstrani največ petkrat na dan.
Telefonski informacijski kanal je enobitni: istočasno se po telefonski žici lahko pošlje enota (tok, impulz) ali ničla. Frekvenca tega kanala lahko doseže več deset in sto tisoč ciklov na sekundo. Ta lastnost telefonskega omrežja omogoča, da se uporablja za komunikacijo med računalniki.
Za najbolj učinkovito uporabo informacijskega kanala je treba sprejeti ukrepe za zagotovitev, da je hitrost prenosa informacij čim bližja zmogljivosti kanala. Hkrati hitrost vnosa informacij ne sme presegati zmogljivosti kanala, sicer se vse informacije ne bodo prenašale po kanalu.
To je glavni pogoj za dinamično usklajevanje vira sporočila in informacijskega kanala.
Eno glavnih vprašanj v teoriji prenosa informacij je določanje odvisnosti hitrosti in zmogljivosti prenosa informacij od parametrov kanala ter značilnosti signalov in motenj. Ta vprašanja je prvi poglobljeno proučil K. Shannon.
1. Metode za povečanje odpornosti proti hrupu
Osnova vseh metod za povečanje odpornosti informacijskih sistemov na motnje je uporaba določenih razlik med uporabnim signalom in motnjami. Zato so za boj proti motnjam potrebne vnaprejšnje informacije o lastnostih motenj in signala.
Trenutno je znanih veliko načinov za povečanje odpornosti sistemov na hrup. Te metode je priročno razdeliti v dve skupini.
jazskupina – glede na izbiro načina prenosa sporočila.
IIskupina – povezana s konstrukcijo protihrupnih sprejemnikov.
Preprost in uporaben način za povečanje odpornosti proti hrupu je povečanje razmerja med signalom in šumom s povečanjem moči oddajnika. Toda ta metoda morda ni ekonomsko donosna, saj je povezana z znatnim povečanjem kompleksnosti in stroškov opreme. Poleg tega povečanje prenosne moči spremlja povečanje motečega učinka danega kanala na druge.
Pomemben način za povečanje odpornosti proti hrupu neprekinjenega prenosa signala je racionalna izbira vrste modulacije signali. Z uporabo vrst modulacije, ki zagotavljajo znatno razširitev frekvenčnega pasu signala, je mogoče doseči znatno povečanje odpornosti na hrup pri prenosu.
Radikalen način za povečanje odpornosti na hrup diskretnega prenosa signala je uporaba posebne kode za preprečevanje motenj . V tem primeru obstajata dva načina za povečanje odpornosti kod na hrup:
1. Izbira načinov prenosa, ki zagotavljajo manjšo verjetnost poškodbe kode;
2. Povečanje korektivnih lastnosti kodnih kombinacij. Ta pot je povezana z uporabo kod, ki omogočajo odkrivanje in odpravljanje popačenj v kodnih kombinacijah. Ta metoda kodiranja je povezana z uvedbo dodatnih, odvečnih simbolov v kodo, kar spremlja povečanje časa prenosa ali frekvence prenosa kodnih simbolov.
Povečano odpornost na hrup pri prenosu je mogoče doseči tudi s ponovnim oddajanjem istega sporočila. Na prejemni strani se prejeta sporočila primerjajo in tista z največjim številom ujemanj so sprejeta kot resnična. Da bi odpravili negotovost pri obdelavi prejetih informacij in zagotovili izbor po večinskem kriteriju, je treba sporočilo ponoviti vsaj trikrat. Ta metoda povečanja odpornosti proti hrupu je povezana s povečanjem časa prenosa.
Sistemi s ponavljajočim se prenosom diskretnih informacij so razdeljeni na sisteme s skupinskim seštevanjem, v katerih se primerjava izvaja s kodnimi kombinacijami, in sistemi s seštevanjem znakov po znakih, v katerih se primerjava izvaja s simboli kodnih kombinacij. Preverjanje znakov za znaki je učinkovitejše od skupinskega preverjanja.
Vrsta sistema, pri katerem se povečana odpornost proti hrupu doseže s podaljševanjem časa prenosa, so sistemi s povratnimi informacijami. Če so v prenesenih sporočilih popačenja, informacije, ki prihajajo po povratnem kanalu, zagotavljajo ponovitev prenosa. Prisotnost povratnega kanala vodi do kompleksnosti sistema. Vendar pa bo za razliko od sistemov s ponavljanjem prenosa v sistemih s povratno zvezo ponavljanje prenosa potekalo le, če so v oddanem signalu zaznana popačenja, tj. zdi se, da je odvečnost na splošno manjša.
Sprejem, odporen na hrup je sestavljen iz uporabe redundance, kot tudi apriornih informacij o signalih in motnjah, za rešitev problema sprejema na optimalen način: zaznavanje signala, razlikovanje signalov ali obnavljanje sporočil. Trenutno se aparat statistične teorije odločanja pogosto uporablja za sintezo optimalnih sprejemnikov.
Napake sprejemnika se zmanjšajo, ko se poveča razmerje med signalom in šumom na vhodu sprejemnika. V zvezi s tem se prejeti signal pogosto predhodno obdela, da se poveča razmerje med koristno komponento in motnjo. Takšne metode predprocesiranja signala vključujejo metodo SHOW (kombinacija širokopasovnega ojačevalnika, limiterja in ozkopasovnega ojačevalnika), selekcijo signala po trajanju, metodo kompenzacije motenj, metodo filtriranja, metodo korelacije, metodo akumulacije itd.
2. Sodobna tehnična sredstva za izmenjavo podatkov in oprema za oblikovanje kanalov
Sprejemnik je lahko računalnik, terminal ali kakšna digitalna naprava.
Zagotoviti prenos informacij iz računalnika v komunikacijo
To je lahko datoteka zbirke podatkov, tabela, odgovor na poizvedbo, besedilo ali slika.
Za prenos sporočil v računalniških omrežjih se uporabljajo različne vrste komunikacijskih kanalov. Najpogostejši so namenski telefonski kanali in posebni kanali za prenos digitalnih informacij. Uporabljajo se tudi radijski kanali in satelitski komunikacijski kanali.
V tem pogledu se razlikujejo LAN-ji, kjer se kot prenosni medij uporabljajo žice z zvitimi paricami, koaksialni kabel in kabel iz optičnih vlaken.
Za zagotovitev prenosa informacij iz računalnika v komunikacijsko okolje je potrebno signale notranjega vmesnika računalnika uskladiti s parametri signalov, ki se prenašajo po komunikacijskih kanalih. V tem primeru je treba izvesti tako fizično ujemanje (oblika, amplituda in trajanje signala) kot kodno ujemanje.
Imenujejo se tehnične naprave, ki opravljajo funkcije povezovanja računalnika s komunikacijskimi kanali adapterji oz omrežni adapterji. En adapter omogoča seznanjanje z računalnikom enega komunikacijskega kanala. Poleg enokanalnih adapterjev se uporabljajo tudi večkanalne naprave - Multiplekserji za prenos podatkov ali preprosto multiplekserji.
Multipleksor za prenos podatkov – naprava za povezovanje računalnika z več komunikacijskimi kanali.
Multiplekserji za prenos podatkov so bili uporabljeni v sistemih za daljinsko obdelavo - prvi korak k ustvarjanju računalniških omrežij. Kasneje, s pojavom omrežij s kompleksnimi konfiguracijami in velikim številom naročniških sistemov, so se za izvajanje vmesniških funkcij začeli uporabljati posebni komunikacijski procesorji.
Kot smo že omenili, je za prenos digitalnih informacij po komunikacijskem kanalu potrebno pretvoriti tok bitov v analogne kanale, pri sprejemanju informacij iz komunikacijskega kanala v računalnik pa izvesti nasprotno dejanje - pretvoriti analogne signale v tok bitov, ki jih računalnik lahko obdela. Takšne transformacije izvaja posebna naprava - modem.
Modem– naprava, ki izvaja modulacijo in demodulacijo informacijskih signalov pri njihovem prenosu iz računalnika v komunikacijski kanal in pri sprejemu v računalnik iz komunikacijskega kanala.
Najdražja komponenta računalniškega omrežja je komunikacijski kanal. Zato pri gradnji številnih računalniških omrežij skušajo prihraniti na komunikacijskih kanalih s preklopom več notranjih komunikacijskih kanalov na enega zunanjega. Za izvajanje preklopnih funkcij se uporabljajo posebne naprave - vozlišča.
Hub– naprava, ki prek frekvenčne delitve preklaplja več komunikacijskih kanalov v enega.
V omrežju LAN, kjer je fizični prenosni medij kabel omejene dolžine, se za povečanje dolžine omrežja uporabljajo posebne naprave – ponavljalci.
Repeater– naprava, ki zagotavlja ohranitev oblike in amplitude signala pri njegovem prenosu na razdaljo, ki je večja od tiste, ki jo omogoča tovrstni fizični prenosni medij.
Obstajajo lokalni in oddaljeni repetitorji. Lokalno repetitorji vam omogočajo povezovanje fragmentov omrežja, ki se nahajajo na razdalji do 50 m, in na daljavo– do 2000 m.
Metode prenosa digitalnih informacij
Digitalni podatki se prenašajo vzdolž vodnika s spreminjanjem trenutne napetosti: brez napetosti - "O", prisotna napetost - "1". Obstajata dva načina prenosa informacij prek fizičnega prenosnega medija: digitalni in analogni.
Opombe: 1. Če vsi naročniki računalniškega omrežja prenašajo podatke po kanalu na isti frekvenci, se tak kanal imenuje ozkopasovni (prehaja eno frekvenco).
2. Če vsak naročnik deluje na svoji frekvenci z uporabo enega kanala, se tak kanal imenuje širokopasovni (prehaja veliko frekvenc). Uporaba širokopasovnih kanalov vam omogoča, da prihranite na njihovi količini, vendar otežuje proces upravljanja izmenjave podatkov.
pri digitalni oz način ozkopasovnega prenosa(Slika 6.10) se podatki prenašajo v svoji naravni obliki na eni frekvenci. Ozkopasovna metoda omogoča le prenos digitalnih informacij, zagotavlja, da lahko prenosni medij uporabljata le dva uporabnika v danem trenutku in omogoča normalno delovanje le na omejeni razdalji (dolžina komunikacijske linije ne več kot 1000 m). Hkrati ozkopasovni način prenosa zagotavlja visoke hitrosti izmenjave podatkov - do 10 Mbit/s in omogoča ustvarjanje enostavno nastavljivih računalniških omrežij. Velika večina lokalnih omrežij uporablja ozkopasovni prenos.
riž. 6.10. Digitalni način prenosa
Analogni Metoda digitalnega prenosa podatkov (slika 6.11) zagotavlja širokopasovni prenos z uporabo signalov različnih nosilnih frekvenc v enem kanalu.
Pri analogni metodi prenosa se krmilijo parametri signala nosilne frekvence za prenos digitalnih podatkov po komunikacijskem kanalu.
Signal nosilne frekvence je harmonično nihanje, ki ga opisuje enačba:
X=X max sin (ωt +φ 0),
kjer je X max amplituda nihanj;
ω - frekvenca nihanja;
φ - začetna faza nihanj.
Digitalne podatke lahko prenašate po analognem kanalu z nadzorom enega od parametrov signala nosilne frekvence: amplitude, frekvence ali faze. Ker je treba podatke prenašati v binarni obliki (zaporedje enic in ničel), se lahko predlagajo naslednje metode nadzora ( modulacija): amplituda, frekvenca, faza.
Najlažji način za razumevanje principa je amplituda modulacija: "0" - ni signala, tj. brez nihanj nosilne frekvence; "1" - prisotnost signala, tj. prisotnost nihanj nosilne frekvence. Obstajajo nihanja - ena, ni nihanja - nič (slika 6.11a).
Pogostost modulacija vključuje oddajanje signalov 0 in 1 na različnih frekvencah. Pri premikanju od 0 do 1 in od 1 do 0 se signal nosilne frekvence spremeni (slika 6.116).
Najtežje je razumeti faza modulacija. Njegovo bistvo je, da se pri premikanju od 0 do 1 in od 1 do 0 spremeni faza nihanj, tj. njihovo smer (slika 6.11c).
Uporablja se tudi v hierarhičnih omrežjih na visoki ravni - globalnih in regionalnih širokopasovni prenos, ki omogoča, da vsak naročnik deluje na svoji frekvenci znotraj enega kanala. To zagotavlja interakcijo velikega števila naročnikov pri visokih hitrostih prenosa podatkov.
Širokopasovni prenos omogoča združevanje prenosa digitalnih podatkov, slike in zvoka v enem kanalu, kar je nujna zahteva sodobnih multimedijskih sistemov.
Primer 6.5. Tipičen analogni kanal je telefonski kanal. Ko naročnik dvigne slušalko, zasliši enakomeren zvočni signal - to je signal nosilne frekvence. Ker leži v zvočnem frekvenčnem območju, se imenuje tonski signal. Za prenos govora po telefonskem kanalu je potrebno nadzorovati signal nosilne frekvence - modulirati ga. Zvoki, ki jih zajame mikrofon, se pretvorijo v električne signale, ki nato modulirajo signal nosilne frekvence. Pri prenosu digitalnih informacij se nadzor izvaja z informacijskimi bajti - zaporedjem enic in ničel.
Strojna oprema
Za zagotovitev prenosa informacij iz računalnika v komunikacijsko okolje je potrebno signale notranjega vmesnika računalnika uskladiti s parametri signalov, ki se prenašajo po komunikacijskih kanalih. V tem primeru je treba izvesti tako fizično ujemanje (oblika, amplituda in trajanje signala) kot kodno ujemanje.
Tehnične naprave, ki opravljajo funkcije povezovanja računalnika s komunikacijskimi kanali, se imenujejo adapterji ali omrežni adapterji. En adapter omogoča seznanjanje z računalnikom enega komunikacijskega kanala.
riž. 6.11. Metode prenosa digitalnih informacij preko analognega signala:
a – amplitudna modulacija; b – frekvenca; c - faza
Poleg enokanalnih adapterjev se uporabljajo tudi večkanalne naprave - Multiplekserji za prenos podatkov ali preprosto multiplekserji.
Multipleksor za prenos podatkov- naprava za povezovanje računalnika z več komunikacijskimi kanali.
Multiplekserji za prenos podatkov so bili uporabljeni v sistemih za daljinsko obdelavo - prvi korak k ustvarjanju računalniških omrežij. Kasneje, s pojavom omrežij s kompleksnimi konfiguracijami in velikim številom naročniških sistemov, so se za izvajanje vmesniških funkcij začeli uporabljati posebni komunikacijski procesorji.
Kot smo že omenili, je za prenos digitalnih informacij po komunikacijskem kanalu potrebno pretvoriti tok bitov v analogne signale, pri sprejemanju informacij iz komunikacijskega kanala v računalnik pa izvesti nasprotno dejanje - pretvoriti analogne signale v tok bitov, ki jih računalnik lahko obdela. Takšne transformacije izvaja posebna naprava - modem.
Modem- naprava, ki modulira in demodulira informacijske signale pri njihovem prenosu iz računalnika v komunikacijski kanal in pri sprejemu iz komunikacijskega kanala v računalnik.
Najdražja komponenta računalniškega omrežja je komunikacijski kanal. Zato pri gradnji številnih računalniških omrežij skušajo prihraniti na komunikacijskih kanalih s preklopom več notranjih komunikacijskih kanalov na enega zunanjega. Za izvajanje preklopnih funkcij se uporabljajo posebne naprave - vozlišča.
Hub- naprava, ki prek frekvenčne delitve preklaplja več komunikacijskih kanalov v enega.
V omrežju LAN, kjer je fizični prenosni medij kabel omejene dolžine, se za povečanje dolžine omrežja uporabljajo posebne naprave – ponavljalci.
Repeater- naprava, ki zagotavlja ohranitev oblike in amplitude signala pri njegovem prenosu na razdaljo, večjo od tiste, ki jo omogoča tovrstni fizični prenosni medij.
Obstajajo lokalni in oddaljeni repetitorji. Lokalno repetitorji vam omogočajo povezovanje fragmentov omrežja, ki se nahajajo na razdalji do 50 m, in na daljavo- do 2000 m.
Samostojno delo : str. 646–651, 720–722, str. 67–79, str. 542–544, –651, str. 48–58; str. 408–431
Repeater (repetitor) – prenaša električne signale iz enega odseka kabla v drugega, jih predhodno ojača in obnovi njihovo obliko. Uporablja se v lokalnih omrežjih za povečanje njihove dolžine. V terminologiji OSI deluje na fizični ravni.
Stikala – večvratni repetitorji, ki preberejo ciljni naslov vsakega dohodnega paketa in ga oddajo samo prek vrat, ki so povezana s prejemnim računalnikom. Lahko deluje na različnih ravni OSI. (druga različica - kanal raven)
Hub (hub) – večportna naprava za ojačanje signalov med prenosom podatkov. Uporablja se za dodajanje delovnih postaj v omrežje ali za povečanje razdalje med strežnikom in delovno postajo (skupna pasovna širina vhodnih kanalov je večja od pasovne širine izhodnega kanala). Deluje kot stikalo, poleg tega pa lahko ojača signal.
Multiplekser (naprava ali program) – omogoča prenos več različnih signalov hkrati po eni komunikacijski liniji.
Prehod – prenaša podatke med omrežji ali aplikacijskimi programi, ki uporabljajo različne protokole (načini kodiranja, fizični mediji za prenos podatkov), na primer povezovanje lokalnega omrežja z globalnim. Deluje naprej uporabljeno raven.
Most – povezuje dve omrežji z istimi protokoli, ojača signal in prepusti samo tiste signale, ki so naslovljeni na računalnik, ki se nahaja na drugi strani mostu. Druga izdaja : Računalnik z dvema omrežnima karticama za povezovanje omrežij.
Usmerjevalnik – (povezuje različne LAN-e, kot most prepušča le tiste informacije, ki so namenjene segmentu, na katerega je povezan.) Odgovoren za izbiro poti za prenos paketov med vozlišči. Pot je izbrana na podlagi: – protokola usmerjanja, ki vsebuje informacije o topologiji omrežja;
– poseben algoritem usmerjanja.
Deluje naprej omrežje ravni OSI.
Nejasna vprašanja :
Naprava za povezavo računalnika z več komunikacijskimi kanali se imenuje:
– zvezdišče/repetitor/multiplekser/modem
Naprava, ki preklaplja več komunikacijskih kanalov, se imenuje:
– podatkovni multiplekser/zvezdišče/repetitor/modem
Osnovni koncepti kriptografije
Samostojno delo : str. 695–699
Kriptografija (šifriranje) – kodiranje podatkov, poslanih v omrežje, tako da jih lahko preberejo samo stranke, ki sodelujejo v določeni transakciji. Zanesljivost zaščite je odvisna od algoritma šifriranja in dolžine ključa v bitih.
Metoda šifriranja – algoritem, ki opisuje postopek pretvorbe izvirnega sporočila v nastalo sporočilo. Primer . Metoda igre na srečo – zamenjava črk z opombami po določenem algoritmu.
Šifrirni ključ – niz parametrov, potrebnih za uporabo metode. Druga izdaja: – zaporedje znakov, shranjenih na trdem ali izmenljivem disku.
Statični ključ – se ne spremeni pri delu z različnimi sporočili.
Dinamični ključ – spremembe za vsako sporočilo.
Vrste metod šifriranja .
– Simetrično : isti ključ se uporablja tako za šifriranje kot za dešifriranje. Neprijetno pri e-trgovini, saj morata imeti prodajalec in kupec različne pravice do dostopa do informacij. Prodajalec pošlje vsem kupcem iste kataloge, vendar kupci prodajalcu vrnejo zaupne podatke o kreditni kartici, naročil in plačil pa ni mogoče mešati med različnimi kupci.
– Asimetrična (asimetrična ): temeljijo na posebnih matematičnih metodah, ki ustvarijo par ključev, tako da je tisto, kar je šifrirano z enim ključem, mogoče dešifrirati samo z drugim in obratno. Eden od ključev se imenuje odprto , lahko ga dobi vsak. Razvijalec ključa obdrži drugi ključ zase, tako se imenuje zaprto (tajno) .
Naročila, pogodbe so šifrirani z javnim ključem, vendar jih lahko bere samo lastnik zasebnega ključa. Če stranka prejme datoteko, s katero se njegov ključ ne ujema, potem je ni poslalo njegovo podjetje.
Preberite tudi:
|
Topologija Sistem odnosov med komponentami omrežja Windows. Ko se uporablja za replikacijo imenika Active Directory, se topologija zmanjša na nabor povezav, ki jih uporabljajo krmilniki domene za medsebojno komunikacijo.
(1) Računalniška omrežja izvajajo obdelavo informacij M204, M205
vzporedno
lokalni
●razporejeno
dvosmerno
(1) Naslov spletne strani za ogled v brskalniku se začne z:
LAN KOMBINACIJA
Razlogi za združevanje LAN
Sistem LAN, ustvarjen na določeni stopnji razvoja, sčasoma preneha zadovoljevati potrebe vseh uporabnikov in takrat se pojavi problem razširitve njegove funkcionalnosti. Morda bo treba znotraj podjetja združiti različne lokalne mreže, ki so se v različnih časih pojavile v njegovih oddelkih in podružnicah, vsaj za organizacijo izmenjave podatkov z drugimi sistemi. Problem razširitve konfiguracije omrežja je mogoče rešiti tako znotraj omejenega prostora kot z dostopom do zunanjega okolja.
Želja po dostopu do določenih informacijskih virov lahko zahteva povezavo LAN z omrežji višje ravni.
V najpreprostejši različici je konsolidacija LAN potrebna za razširitev omrežja kot celote, vendar so tehnične zmogljivosti obstoječega omrežja izčrpane in novih naročnikov ni mogoče priključiti nanj. Lahko samo ustvarite drugo LAN in ga združite z obstoječim z uporabo enega od spodaj navedenih načinov.
Metode združevanja omrežij LAN
Most. Najenostavnejša možnost za združevanje LAN je združevanje enakih omrežij znotraj omejenega prostora. Fizični prenosni medij nalaga omejitve glede dolžine omrežnega kabla. Znotraj dovoljene dolžine je zgrajen mrežni segment – mrežni segment. Za združevanje omrežnih segmentov se uporabljajo mostovi.
Most- naprava, ki povezuje dve omrežji z enakimi načini prenosa podatkov.
Omrežja, ki jih povezuje most, morajo imeti enake omrežne ravni modela interakcije odprtih sistemov; nižje ravni se lahko razlikujejo.
Za omrežje osebnih računalnikov je most ločen računalnik s posebno programsko opremo in dodatno opremo. Most lahko poveže omrežja z različnimi topologijami, ki pa poganjajo isto vrsto omrežnih operacijskih sistemov.
Mostovi so lahko lokalni ali oddaljeni.
Lokalno Mostovi povezujejo omrežja, ki se nahajajo na omejenem območju znotraj obstoječega sistema.
Izbrisano Mostovi povezujejo geografsko razpršena omrežja z uporabo zunanjih komunikacijskih kanalov in modemov.
Lokalne mostove pa delimo na notranje in zunanje.
Domače mostovi se običajno nahajajo na enem od računalnikov določenega omrežja in združujejo funkcijo mosta s funkcijo naročniškega računalnika. Razširitev funkcij se izvede z namestitvijo dodatne omrežne kartice.
Zunanji mostovi vključujejo uporabo ločenega računalnika s posebno programsko opremo za izvajanje svojih funkcij.
Usmerjevalnik (usmerjevalnik). Kompleksno omrežje, ki je povezava več omrežij, zahteva posebno napravo. Naloga te naprave je pošiljanje sporočila prejemniku v želeno omrežje. Ta naprava se imenuje m usmerjevalnik.
Usmerjevalnik ali usmerjevalnik je naprava, ki povezuje omrežja različnih vrst, vendar uporablja isti operacijski sistem.
Usmerjevalnik opravlja svoje funkcije na omrežni plasti, torej je odvisen od komunikacijskih protokolov, ni pa odvisen od vrste omrežja. Z uporabo dveh naslovov - naslova omrežja in naslova gostitelja, usmerjevalnik enolično izbere določeno omrežno postajo.
Primer 6.7. Vzpostaviti je treba povezavo z naročnikom telefonskega omrežja, ki se nahaja v drugem mestu. Najprej se pokliče naslov telefonskega omrežja tega mesta - območna koda. Nato - naslov vozlišča tega omrežja - telefonska številka naročnik Funkcije Usmerjevalnik izvaja PBX oprema.
Usmerjevalnik lahko tudi izbere najboljšo pot za prenos sporočila omrežnemu naročniku, filtrira informacije, ki gredo skozi njega, in pošlje v eno od omrežij le informacije, ki so naslovljene nanj.
Poleg tega usmerjevalnik zagotavlja uravnoteženje obremenitve v omrežju s preusmeritvijo tokov sporočil po prostih komunikacijskih kanalih.
Prehod. Za združevanje omrežij LAN popolnoma različnih vrst, ki delujejo pod bistveno različnimi protokoli, so na voljo posebne "naprave - prehodi.
Prehod je naprava, ki vam omogoča organiziranje izmenjave podatkov med dvema omrežjema z uporabo različnih komunikacijskih protokolov.
Prehod opravlja svoje funkcije na nivojih nad nivojem omrežja. Ni odvisno od uporabljenega prenosnega medija, ampak je odvisno od uporabljenih protokolov za izmenjavo podatkov. Običajno prehod pretvarja med dvema protokoloma.
Z uporabo prehodov lahko povežete lokalno omrežje z gostiteljskim računalnikom, pa tudi povežete lokalno omrežje z globalnim omrežjem.
Primer 6.8. Treba je združiti lokalna omrežja, ki se nahajajo v različnih mestih. To težavo je mogoče rešiti z uporabo globalnega podatkovnega omrežja. Takšno omrežje je paketno preklopno omrežje, ki temelji na protokolu X.25. Z uporabo prehoda je lokalno omrežje povezano z omrežjem X.25. Prehod izvaja potrebne pretvorbe protokolov in zagotavlja izmenjavo podatkov med omrežji.
Mostovi, usmerjevalniki in celo prehodi so zgrajeni v obliki plošč, ki so nameščene v računalnikih. Svoje funkcije lahko opravljajo tako v načinu popolnega ločevanja funkcij kot v načinu njihove kombinacije s funkcijami delovne postaje računalniškega omrežja.
(1) Računalnik, ki ima 2 omrežni kartici in je zasnovan za povezovanje omrežij, se imenuje:
Usmerjevalnik
Ojačevalnik
Stikalo
(1) Naprava, ki s frekvenčno delitvijo preklaplja več komunikacijskih kanalov v enega, se imenuje...
repetitor
● pesto
multiplekser za prenos podatkov
STROJNA IZVEDBA PRENOSA PODATKOV
Metode prenosa digitalnih informacij
Digitalni podatki se prenašajo vzdolž prevodnika s spreminjanjem trenutne napetosti: ni napetosti - "O", obstaja napetost - "1". Obstajata dva načina prenosa informacij prek fizičnega prenosnega medija: digitalni in analogni.
Opombe: 1. Če vsi naročniki računalniškega omrežja prenašajo podatke po kanalu na isti frekvenci, se tak kanal imenuje ozkopasovni(prehaja eno frekvenco).
2. Če vsak naročnik deluje na svoji frekvenci na enem kanalu, se tak kanal imenuje širokopasovne povezave(prehaja veliko frekvenc). Uporaba širokopasovnih kanalov vam omogoča, da prihranite na njihovi količini, vendar otežuje proces upravljanja izmenjave podatkov.
pri digitalni oz način ozkopasovnega prenosa(Slika 6.10) se podatki prenašajo v svoji naravni obliki na eni frekvenci. Ozkopasovna metoda omogoča le prenos digitalnih informacij, zagotavlja, da lahko prenosni medij uporabljata le dva uporabnika v danem trenutku in omogoča normalno delovanje le na omejeni razdalji (dolžina komunikacijske linije ne več kot 1000 m). Hkrati ozkopasovni način prenosa zagotavlja visoke hitrosti izmenjave podatkov - do 10 Mbit/s in omogoča ustvarjanje enostavno nastavljivih računalniških omrežij. Velika večina lokalnih omrežij uporablja ozkopasovni prenos.
riž. 6.10. Digitalni način prenosa
Analogni Metoda digitalnega prenosa podatkov (slika 6.11) zagotavlja širokopasovni prenos z uporabo signalov različnih nosilnih frekvenc v enem kanalu.
Pri analogni metodi prenosa se krmilijo parametri signala nosilne frekvence za prenos digitalnih podatkov po komunikacijskem kanalu.
Signal nosilne frekvence je harmonično nihanje, ki ga opisuje enačba: "
A r =A r max sin(atf+9 0),
kjer je Xmax amplituda nihanj; ko - frekvenca nihanja; t- čas; f 0 - začetna faza nihanj.
Digitalne podatke lahko prenašate po analognem kanalu z nadzorom enega od parametrov signala nosilne frekvence: amplitude, frekvence ali faze. Ker je treba podatke prenašati v binarni obliki (zaporedje enic in ničel), je mogoče predlagati naslednje metode nadzora (modulacija): amplituda, frekvenca, faza.
Najlažji način za razumevanje principa je amplituda modulacija: "O" - ni signala, tj. brez nihanj nosilne frekvence; "1" - prisotnost signala, tj. prisotnost nihanj nosilne frekvence. Obstajajo nihanja - ena, ni nihanja - nič (slika 6.11 A).
Pogostost modulacija vključuje oddajanje signalov 0 in 1 na različnih frekvencah. Pri premikanju od 0 do 1 in od 1 do 0 se signal nosilne frekvence spremeni (slika 6.116).
Najtežje je razumeti faza modulacija. Njegovo bistvo je, da se pri premikanju od 0 do 1 in od 1 do 0 spremeni faza nihanj, tj. njihovo smer (slika 6.11 V).
Uporablja se tudi v hierarhičnih omrežjih na visoki ravni - globalnih in regionalnih širokopasovni prenos, ki predvideva, da vsak naročnik deluje na svoji frekvenci znotraj enega kanala. To zagotavlja interakcijo velikega števila naročnikov pri visokih hitrostih prenosa podatkov.
Širokopasovni prenos omogoča združevanje prenosa digitalnih podatkov, slike in zvoka v enem kanalu, kar je nujna zahteva sodobnih multimedijskih sistemov.
Primer 6.5. Tipičen analogni kanal je telefonski kanal. Ko naročnik dvigne slušalko, zasliši enakomeren zvočni signal - to je signal nosilne frekvence. Ker leži v zvočnem frekvenčnem območju, se imenuje tonski signal. Za prenos govora po telefonskem kanalu je potrebno nadzorovati signal nosilne frekvence - modulirati ga. Zvoki, ki jih zajame mikrofon, se pretvorijo v električne signale, ki nato modulirajo signal nosilne frekvence. Pri prenosu digitalnih informacij se nadzor izvaja z informacijskimi bajti - zaporedjem enic in ničel.
Strojna oprema
Za zagotovitev prenosa informacij iz računalnika v komunikacijsko okolje je potrebno signale notranjega vmesnika računalnika uskladiti s parametri signalov, ki se prenašajo po komunikacijskih kanalih. V tem primeru je treba izvesti tako fizično ujemanje (oblika, amplituda in trajanje signala) kot kodno ujemanje.
Imenujejo se tehnične naprave, ki opravljajo funkcije povezovanja računalnika s komunikacijskimi kanali adapterji oz omrežni adapterji. En adapter omogoča seznanjanje z računalnikom enega komunikacijskega kanala.
riž. 6.11. Metode prenosa digitalnih informacij preko analognega signala: A- amplitudna modulacija; b- pogostost; V- faza
Poleg enokanalnih adapterjev uporabljajo se tudi večkanalne naprave - Multiplekserji za prenos podatkov ali preprosto multiplekserji.
Multipleksor za prenos podatkov- naprava za povezovanje računalnika z več komunikacijskimi kanali.
Multiplekserji za prenos podatkov so bili uporabljeni v sistemih za daljinsko obdelavo - prvi korak k ustvarjanju računalniških omrežij. Kasneje, s pojavom omrežij s kompleksnimi konfiguracijami in velikim številom naročniških sistemov, so se za izvajanje vmesniških funkcij začeli uporabljati posebni komunikacijski procesorji.
Kot smo že omenili, je za prenos digitalnih informacij po komunikacijskem kanalu potrebno pretvoriti tok bitov v analogne signale, pri sprejemanju informacij iz komunikacijskega kanala v računalnik pa izvesti nasprotno dejanje - pretvoriti analogne signale v tok bitov, ki jih računalnik lahko obdela. Takšne transformacije izvaja posebna naprava - mod jesti.
Modem- naprava, ki modulira in demodulira informacijske signale pri njihovem prenosu iz računalnika v komunikacijski kanal in pri sprejemu iz komunikacijskega kanala v računalnik.
Najdražja komponenta računalniškega omrežja je komunikacijski kanal. Zato pri gradnji številnih računalniških omrežij skušajo prihraniti na komunikacijskih kanalih s preklopom več notranjih komunikacijskih kanalov na enega zunanjega. Za izvajanje preklopnih funkcij se uporabljajo posebne naprave - vozlišča.
Hub- naprava, ki prek frekvenčne delitve preklaplja več komunikacijskih kanalov v enega.
V omrežju LAN, kjer je fizični prenosni medij kabel omejene dolžine, se za povečanje dolžine omrežja uporabljajo posebne naprave – ponavljalci.
Repeater- naprava, ki zagotavlja ohranitev oblike in amplitude signala pri njegovem prenosu na razdaljo, večjo od tiste, ki jo omogoča tovrstni fizični prenosni medij.
Obstajajo lokalni in oddaljeni repetitorji. Lokalno repetitorji vam omogočajo povezovanje fragmentov omrežja, ki se nahajajo na razdalji do 50 m, in na daljavo- do 2000 m.
Značilnosti komunikacijskega omrežja
Za oceno kakovosti komunikacijskega omrežja lahko uporabite naslednje značilnosti:
■ hitrost prenosa podatkov po komunikacijskem kanalu;
■ zmogljivost komunikacijskega kanala;
■ zanesljivost prenosa informacij;
■ zanesljivost komunikacijskega kanala in modemov.
Hitrost prenosa podatkov po komunikacijskem kanalu se meri s številom prenesenih bitov informacije na časovno enoto - sekundo.
Ne pozabite! Enota za hitrost prenosa podatkov je bit na sekundo.
Opomba. Pogosto uporabljena enota za merjenje hitrosti je baud. Baud je število sprememb stanja prenosnega medija na sekundo. torej kako vsaka sprememba stanja lahko torej ustreza več bitom podatkov resnično hitrost v bitov na sekundo lahko preseže hitrost prenosa.
Hitrost prenosa podatkov je odvisna od vrste in kakovosti komunikacijskega kanala, vrste uporabljenih modemov in uporabljenega načina sinhronizacije.
Tako je za asinhrone modeme in telefonski komunikacijski kanal razpon hitrosti 300 - 9600 bps, za sinhrone modeme pa 1200 - 19200 bps.
Za uporabnike računalniških omrežij niso pomembni abstraktni biti na sekundo, temveč informacije, katerih merska enota so bajti ali znaki. Zato je bolj priročna značilnost kanala njegova prepustnost, ki je ocenjen s številom znakov, prenesenih po kanalu na časovno enoto - sekundo. V tem primeru so v sporočilo vključeni vsi službeni znaki. Teoretična prepustnost je določena s hitrostjo prenosa podatkov. Dejanska prepustnost je odvisna od številnih dejavnikov, vključno z načinom prenosa, kakovostjo komunikacijskega kanala, njegovimi pogoji delovanja in strukturo sporočila.
Ne pozabite! Merska enota za zmogljivost komunikacijskega kanala je številka na sekundo.
Bistvena značilnost vsakega omrežnega komunikacijskega sistema je zanesljivost posredovane informacije. Ker se na podlagi obdelave informacij o stanju nadzornega objekta sprejemajo odločitve o enem ali drugem poteku procesa, je lahko usoda objekta na koncu odvisna od zanesljivosti informacij. Zanesljivost prenosa informacij se ocenjuje kot razmerje med številom napačno prenesenih znakov in skupnim številom prenesenih znakov. Zahtevano stopnjo zanesljivosti morata zagotavljati tako oprema kot komunikacijski kanal. Neprimerno je uporabljati drago opremo, če komunikacijski kanal ne izpolnjuje potrebnih zahtev glede stopnje zanesljivosti. *
Ne pozabite! Enota zanesljivosti: število napak na znak - napake/znak.
Za računalniška omrežja mora biti ta indikator znotraj 10 -6 - 10~ 7 napak/znak, tj. Dovoljena je ena napaka na milijon prenesenih znakov ali na deset milijonov prenesenih znakov.
končno, zanesljivost komunikacijskega sistema je določen bodisi z deležem časa v dobrem stanju v celotnem času delovanja bodisi s povprečnim časom med okvarami. Druga značilnost vam omogoča učinkovitejšo oceno zanesljivosti sistema.
Ne pozabite! Merska enota zanesljivosti: povprečni čas med okvarami - ura.
Za računalniška omrežja mora biti srednji čas med okvarami precej velik in znašati vsaj nekaj tisoč ur.
226 6. POGLAVJE. RAČUNALNIŠKA OMREŽJA
6.3. LOKALNA RAČUNALNIŠKA OMREŽJA
Značilnosti organizacije LAN
Tipične topologije LAN in metode dostopa
Združitev LAN
ZNAČILNOSTI ORGANIZACIJE LAN
Funkcionalne skupine naprav v omrežju
Glavni namen vsakega računalniškega omrežja je zagotoviti informacije in računalniške vire uporabnikom, ki so nanj povezani.
S tega vidika lahko lokalno omrežje obravnavamo kot zbirko strežnikov in delovnih postaj.
Strežnik- računalnik, ki je povezan z omrežjem in zagotavlja njegove prednosti ponudniki določenih storitev.
Strežniki lahko izvaja shranjevanje podatkov, upravljanje baz podatkov, oddaljeno obdelavo opravil, tiskanje opravil in številne druge funkcije, ki jih morda potrebujejo uporabniki omrežja. Strežnik je vir omrežnih virov.
Delovna postaja- osebni računalnik, povezan v omrežje, prek katerega uporabnik dostopa do njegovih virov.
Delovna postaja Omrežje deluje v omrežnem in lokalnem načinu. Opremljen je z lastnim operacijskim sistemom (MS DOS, Windows itd.) in uporabniku nudi vsa potrebna orodja za reševanje aplikativnih problemov.
Posebno pozornost je treba nameniti eni vrsti strežnika - datotečnemu strežniku. V splošni terminologiji je zanj sprejeto skrajšano ime - datotečni strežnik.
Datotečni strežnik hrani podatke uporabnikov omrežja in jim omogoča dostop do teh podatkov. To je računalnik z veliko kapaciteto RAM-a, visokozmogljivimi trdimi diski in dodatnimi pogoni za magnetni trak (streamerji).
Deluje pod posebnim operacijskim sistemom, ki uporabnikom omrežja omogoča hkraten dostop do podatkov, ki se na njem nahajajo.
Datotečni strežnik opravlja naslednje funkcije: shranjevanje podatkov, arhiviranje podatkov, sinhronizacija sprememb podatkov s strani različnih uporabnikov, prenos podatkov.
Za številne naloge uporaba enega datotečnega strežnika ni dovolj. Nato je lahko v omrežje vključenih več strežnikov. Mini računalnike je mogoče uporabiti tudi kot datotečne strežnike.
Upravljanje interakcije naprav v omrežju
Informacijski sistemi, zgrajeni na osnovi računalniških omrežij, zagotavljajo rešitve za naslednje naloge: shranjevanje podatkov, obdelava podatkov, organiziranje uporabniškega dostopa do podatkov, prenos podatkov in rezultatov obdelave podatkov uporabnikom.
V centraliziranih procesnih sistemih je te funkcije opravljal centralni računalnik (Mainframe, Host).
Računalniška omrežja izvajajo porazdeljeno obdelavo podatkov. Obdelava podatkov je v tem primeru porazdeljena med dva objekta: stranka in strežnik.
Stranka- uporabnik naloge, delovne postaje ali računalniškega omrežja.
Med obdelavo podatkov lahko odjemalec strežniku ustvari zahtevo za izvajanje kompleksnih postopkov, branje datoteke, iskanje informacij v podatkovni zbirki itd.
Prej definiran strežnik izpolni zahtevo, prejeto od odjemalca. Rezultati zahteve se posredujejo stranki. Strežnik zagotavlja shranjevanje javnih podatkov, organizira dostop do teh podatkov in jih posreduje odjemalcu.
Stranka obdela prejete podatke in rezultate obdelave predstavi v obliki, ki je za uporabnika primerna. Načeloma se lahko obdelava podatkov izvaja tudi na strežniku. Za takšne sisteme so sprejeti izrazi sistemi odjemalec-strežnik ali arhitektura odjemalec-strežnik.
Arhitektura odjemalec-strežnik se lahko uporablja tako v lokalnih omrežjih enakovrednih kot v omrežjih z namenskim strežnikom.
Omrežje enakovrednih. V takem omrežju ni enotnega centra za upravljanje interakcije delovnih postaj in ni enotne naprave za shranjevanje podatkov. Omrežni operacijski sistem je porazdeljen po vseh delovnih postajah. Vsaka omrežna postaja lahko opravlja tako funkcije odjemalca kot strežnika. Lahko servisira zahteve drugih delovnih postaj in posreduje lastne storitvene zahteve v omrežje.
Uporabnik omrežja ima dostop do vseh naprav, povezanih z drugimi postajami (diski, tiskalniki).
Prednosti omrežij enakovrednih: nizki stroški in visoka zanesljivost.
Slabosti omrežij enakovrednih:
■ odvisnost učinkovitosti omrežja od števila postaj;
■ kompleksnost upravljanja omrežja;
■ težave pri zagotavljanju informacijske varnosti;
■ težave pri posodabljanju in spreminjanju programske opreme postaje. Najbolj priljubljena so enakovredna omrežja, ki temeljijo na omrežju
operacijski sistemi LANtastic, NetWare Lite.
Omrežje z poudarjeno strežnik. V omrežju z namenskim strežnikom eden od računalnikov opravlja funkcije shranjevanja podatkov, namenjenih vsem delovnim postajam, upravljanja interakcije med delovnimi postajami in številne servisne funkcije.
Tak računalnik običajno imenujemo omrežni strežnik. Na njem je nameščen omrežni operacijski sistem, nanj pa so povezane vse skupne zunanje naprave - trdi diski, tiskalniki in modemi.
Interakcija med delovnimi postajami v omrežju običajno poteka prek strežnika. Logično organizacijo takšnega omrežja lahko predstavimo s topologijo zvezda. Vlogo centralne naprave opravlja strežnik. V omrežjih s centraliziranim upravljanjem je možna izmenjava informacij med delovnimi postajami mimo datotečnega strežnika. Če želite to narediti, lahko uporabite program NetLink. Po zagonu programa na dveh delovnih postajah lahko prenašate datoteke z diska ene postaje na disk druge (podobno kot pri kopiranju datotek iz enega imenika v drugega z Norton Commanderjem).
Prednosti omrežja z namenskim strežnikom:
■ zanesljiv sistem informacijske varnosti;
■ visoka zmogljivost;
■ brez omejitev glede števila delovnih postaj;
■ enostavnost upravljanja v primerjavi z omrežji enakovrednih. Slabosti omrežja:
■ visoki stroški zaradi dodelitve enega računalnika za strežnik;
■ odvisnost hitrosti in zanesljivosti omrežja od strežnika;
■ manjša prilagodljivost v primerjavi z omrežjem enakovrednih.
Med uporabniki računalniških omrežij so najpogostejša omrežja z namenskimi strežniki. Omrežni operacijski sistemi za takšna omrežja so LANServer (IBM), Windows NT Server različice 3.51 in 4.0 ter NetWare (Novell).
(1) Lokalnih omrežij ni mogoče medsebojno povezati z...M232
prehodi, mostovi
●hub, modemi
strežniki
usmerjevalniki
(1)BBS je...M745
navigator
programska oprema za delo na intranetu
●sistem elektronskih oglasnih desk na internetu
program vzdrževanja strežnika organizacije
(1) Obdelava podatkov odjemalec-strežnik, to je obdelava. M227
vzporedno
lokalizirano
dvosmerno
●razporejeno
(1)Program Bat omogoča...
nalaganje spletnih strani
● nalaganje in urejanje e-pošte
arhivska e-pošta
(1) Eden od iskalnikov na internetu je...
(1)Internet Explorer omogoča...
klepetati prek protokola IRC
●prenos spletnih strani preko http protokola in datotek preko FTP protokola
prenesite novičarske skupine prek protokola NNTP
(1) Telefonski kabel je opcija...M228
optični - visokofrekvenčni
koaksialni kabel
optičnimi vlakni
●sukani par
(1)Uporablja se sistem Usenet...M239
registracija uporabnikov v omrežju
● za prenos novic med računalniki po vsem svetu
obdelavo informacij v omrežju
ustvarjanje delovne postaje v omrežju
(1) Razpravljalna skupina Usenet se imenuje...M239
skupina strežnikov
skupina na spletu
●telekonferenca
(1) Pretok sporočil v podatkovnem omrežju je določen ...
kapaciteta pomnilnika sporočilnega kanala
●promet
6.1. KOMUNIKACIJSKO OKOLJE IN PRENOS PODATKOV
Namen in klasifikacija računalniških omrežij
Značilnosti procesa prenosa podatkov
Strojna izvedba prenosa podatkov
Podatkovne povezave
NAMEN IN RAZVRSTITEV RAČUNALNIŠKIH OMREŽIJ
Distribuirana obdelava podatkov
Sodobna proizvodnja zahteva visoke hitrosti obdelave informacij, priročne oblike njihovega shranjevanja in prenosa. Potrebni so tudi dinamični načini dostopa do informacij, načini iskanja podatkov v danih časovnih intervalih; izvajajo kompleksno matematično in logično obdelavo podatkov. Upravljanje velikih podjetij in upravljanje gospodarstva na ravni države zahteva sodelovanje precej velikih ekip v tem procesu. Takšne skupine se lahko nahajajo na različnih območjih mesta, v različnih regijah države in celo v različnih državah. Za reševanje problemov upravljanja, ki zagotavljajo izvajanje ekonomske strategije, postanejo pomembni in pomembni hitrost in udobje izmenjave informacij ter možnost tesne interakcije med vsemi, ki sodelujejo v procesu oblikovanja upravljavskih odločitev.
V dobi centralizirane uporabe računalnikov s paketno obdelavo informacij so uporabniki računalnikov raje kupovali računalnike, ki so lahko rešili skoraj vse razrede njihovih problemov. Vendar pa je kompleksnost problemov, ki se rešujejo, obratno sorazmerna z njihovim številom, kar je povzročilo neučinkovito uporabo računalniške moči računalnika ob znatnih materialnih stroških. Ne gre zanemariti dejstva, da je bil dostop do računalniških virov otežen zaradi obstoječe politike centralizacije računalniških virov na enem mestu.
Načelo centralizirano obdelava podatkov (slika 6.1) ni izpolnjevala visokih zahtev glede zanesljivosti procesa obdelave, ovirala je razvoj sistemov in ni mogla zagotoviti potrebnih časovnih parametrov za interaktivno obdelavo podatkov v večuporabniškem načinu. Kratkotrajna okvara osrednjega računalnika je povzročila usodne posledice za sistem kot celoto, saj je bilo potrebno podvojiti funkcije osrednjega računalnika, kar je znatno povečalo stroške ustvarjanja in delovanja sistemov za obdelavo podatkov.
 |
riž. 6.2. Sistem porazdeljene obdelave podatkov
Pojav malih računalnikov, mikroračunalnikov in končno osebnih računalnikov je zahteval nov pristop k organizaciji sistemov za obdelavo podatkov in ustvarjanje novih informacijskih tehnologij. Pojavila se je logično utemeljena zahteva po prehodu z uporabe individualnih računalnikov na centralizirane sisteme obdelave podatkov razdeliti obdelavo podatkov (slika 6.2).
Distribuirana obdelava podatkov- obdelava podatkov, ki se izvaja na samostojnih, a med seboj povezanih računalnikih, ki predstavljajo porazdeljen sistem.
Za izvajanje porazdeljene obdelave podatkov so bili ustvarjeni večstrojne asociacije, katere struktura je razvita v eni od naslednjih smeri:
■ večstrojni računalniški sistemi (MCC);
■ računalniška (računalniška) omrežja.
Večstrojni računalniški kompleks- skupina računalnikov, nameščenih v bližini, združenih s posebnimi vmesniškimi orodji in skupaj izvajajo en sam informacijski in računalniški proces.
Opomba: Spodajpostopek razume se določeno zaporedje dejanj za rešitev problema, ki ga določa program.
Večstrojni računalniški sistemi so lahko:
lokalni pod pogojem, da so računalniki nameščeni v istem prostoru in ne zahtevajo posebne opreme in komunikacijskih kanalov za medsebojno povezovanje; oddaljen,če so nekateri računalniki kompleksa nameščeni na precejšnji razdalji od centralnega računalnika in se za prenos podatkov uporabljajo telefonski komunikacijski kanali.
Primer 6.1. Povezan je z računalnikom tipa mainframe, ki omogoča način paketne obdelave informacij z vmesniško napravo za mini računalnik. Oba računalnika se nahajata v isti računalniški učilnici. Mini računalnik omogoča pripravo in predhodno obdelavo podatkov, ki se nato uporabijo za reševanje kompleksnih problemov na glavnem računalniku. To je lokalni večstrojni kompleks.
Primer 6.2. Trije računalniki so združeni v kompleks za distribucijo nalog, prejetih v obdelavo. Eden od njih opravlja dispečersko funkcijo in razporeja naloge glede na zasedenost enega od drugih dveh procesorskih računalnikov. To je lokalni večstrojni kompleks.
Primer 6.3. Računalnik, ki zbira podatke za določeno regijo, izvede predhodno obdelavo in jih posreduje v nadaljnjo uporabo centralnemu računalniku preko telefonskega komunikacijskega kanala. To je oddaljeni večstrojni kompleks.
Računalniško (računalniško) omrežje- sklop računalnikov in terminalov, povezanih preko komunikacijskih kanalov v enoten sistem, ki ustreza zahtevam porazdeljene obdelave podatkov.
Opomba. Spodaj sistem se razume kot avtonomen sklop, ki ga sestavljajo en ali več računalnikov, programska oprema, periferna oprema, terminali, naprave za prenos podatkov, fizični procesi in operaterji, ki so sposobni obdelovati informacije in izvajati funkcije interakcije z drugimi sistemi.
Posplošena struktura računalniškega omrežja
Računalniška omrežja so najvišja oblika večstrojnih povezav. Poudarimo glavne razlike med računalniškim omrežjem in večstrojnim računalniškim kompleksom.
Prva razlika je dimenzija. Večstrojni računalniški kompleks običajno vključuje dva, največ tri računalnike, ki se večinoma nahajajo v enem prostoru. Računalniško omrežje je lahko sestavljeno iz več deset in celo sto računalnikov, ki se nahajajo drug od drugega na razdalji od nekaj metrov do deset, sto in celo tisoč kilometrov.
Druga razlika je delitev funkcij med računalniki. Če je v večstrojnem računalniškem kompleksu funkcije obdelave podatkov, prenosa podatkov in upravljanja sistema mogoče izvajati v enem računalniku, potem so v računalniških omrežjih te funkcije porazdeljene med različne računalnike.
Tretja razlika je, da je treba rešiti problem usmerjanja sporočil v omrežju. Sporočilo z enega računalnika na drugega v omrežju se lahko prenaša po različnih poteh, odvisno od stanja komunikacijskih kanalov, ki povezujejo računalnike med seboj.
Združevanje računalniške opreme, komunikacijske opreme in kanalov za prenos podatkov v en kompleks postavlja posebne zahteve za vsak element večstrojne povezave in zahteva tudi oblikovanje posebnega terminologija.
Naročniki omrežja- objekti, ki ustvarjajo ali porabljajo informacije v omrežju.
Naročniki omrežja so lahko posamezni računalniki, računalniški kompleksi, terminali, industrijski roboti, numerično krmiljeni stroji itd. Vsak naročnik omrežja se poveže s postajo.
Postaja- oprema, ki opravlja funkcije, povezane s prenosom in sprejemom informacij.
Običajno se kliče niz naročnika in postaje naročniškega sistema. Za organizacijo interakcije naročnikov je potreben fizični prenosni medij.
Fizični prenosni medij - komunikacijske linije ali prostor, v katerem se širijo električni signali, in oprema za prenos podatkov.
Na podlagi fizičnega prenosnega medija je zgrajen komunikacijsko omrežje, ki zagotavlja prenos informacij med naročniškimi sistemi.
Ta pristop nam omogoča, da vsako računalniško omrežje obravnavamo kot niz naročniških sistemov in komunikacijskega omrežja. Splošna struktura računalniškega omrežja je prikazana na sl. 6.3.
 |
riž. 6.3. Posplošena struktura računalniškega omrežja
Klasifikacija računalniških omrežij
Glede na teritorialno lokacijo naročniških sistemov lahko računalniška omrežja razdelimo v tri glavne razrede:
■ globalna omrežja (WAN - Wide Area Network);
■ regionalna omrežja (MAN - Metropolitan Area Network);
■ lokalna omrežja (LAN - Local Area Network).
Globalno Računalniško omrežje združuje naročnike v različnih državah in na različnih celinah. Interakcija med naročniki takšnega omrežja se lahko izvaja na podlagi telefonskih komunikacijskih linij, radijskih komunikacij in satelitskih komunikacijskih sistemov. Globalna računalniška omrežja bodo rešila problem združevanja informacijskih virov vsega človeštva in organiziranja dostopa do teh virov.
Regionalni Računalniško omrežje povezuje naročnike, ki so med seboj precej oddaljeni. Vključuje lahko naročnike v velikem mestu, gospodarski regiji ali posamezni državi. Običajno je razdalja med naročniki regionalnega računalniškega omrežja od deset do sto kilometrov.
Lokalno Računalniško omrežje združuje naročnike, ki se nahajajo na majhnem območju. Trenutno ni posebnih omejitev glede teritorialne razpršenosti naročnikov lokalnega omrežja. Običajno je takšno omrežje povezano z določeno lokacijo lokalnih računalniških omrežij, vključno z mrežami podjetij, podjetij, bank, pisarn itd. Dolžina takšnega omrežja je lahko omejena na 2 - 2,5 km.
Kombinacija globalnih, regionalnih in lokalnih računalniških omrežij omogoča ustvarjanje večomrežnih hierarhij. Zagotavljajo močna, stroškovno učinkovita sredstva za obdelavo ogromnih količin informacij in dostop do omejenih informacijskih virov. Na sl. 6.4 prikazuje eno izmed možnih hierarhij računalniških omrežij. .Lokalna računalniška omrežja lahko vključimo kot sestavne dele regionalnega omrežja, regionalna omrežja lahko združimo v globalno omrežje in končno lahko globalna omrežja tvorijo tudi kompleksne strukture.
riž. 6.4. Hierarhija računalniških omrežij
Primer 6.4. Internetno računalniško omrežje je najbolj priljubljeno globalno omrežje. Sestavljen je iz številnih ohlapno povezanih omrežij. Znotraj vsakega omrežja, ki je del interneta, obstaja posebna komunikacijska struktura in posebna disciplina upravljanja. Znotraj interneta struktura in načini povezav med različnimi omrežji za posameznega uporabnika nimajo pomena.
Osebni računalniki, ki so danes postali nepogrešljiv element vsakega nadzornega sistema, so povzročili razcvet ustvarjanja lokalnih računalniških omrežij. To pa je zahtevalo razvoj novih informacijskih tehnologij.
Praksa uporabe osebnih računalnikov v različnih vejah znanosti, tehnologije in proizvodnje je pokazala, da največjo učinkovitost uvedbe računalniške tehnologije ne zagotavljajo posamezni avtonomni osebni računalniki, temveč lokalna računalniška omrežja.
(1) Naročniki omrežja so .. M205.
skrbniki omrežja
uporabniki osebnih računalnikov
●predmeti, ki ustvarjajo ali porabljajo omrežne informacije
komunikacijska oprema
(1) Omrežni naročniki ne morejo biti...M205
●računalniški kompleksi (lahko)
Terminali (lahko)
posamezni računalniki (lahko)
končnim uporabnikom
(1) Omrežni strežnik je računalnik...M226 (strežnik je vir omrežnih virov)
z najvišjo frekvenco procesorja
omogoča dostop do tipkovnice in monitorja
z največjo količino pomnilnika
●omogočanje dostopa do virov
(1) Strežnik FTP je...M240
računalnik, ki vsebuje datoteke, namenjene skrbniku omrežja
računalnik, ki vsebuje informacije za organizacijo telekonferenc
korporativni strežnik
●računalnik, ki vsebuje datoteke, namenjene javnemu dostopu
(1)Protokol SMTP je zasnovan za...
(Protokol SMTP Komponenta zbirke protokolov TCP/IP; ta protokol upravlja izmenjavo e-poštnih sporočil med posredniki za prenos sporočil.
Protokol POP3 Priljubljen protokol za prejemanje e-poštnih sporočil. Ta protokol pogosto uporabljajo ponudniki internetnih storitev. Strežniki POP3 omogočajo dostop samo do enega nabiralnika, za razliko od strežnikov IMAP, ki omogočajo dostop do več map na strežniku.
Niz omrežnih protokolov, ki se pogosto uporabljajo v internetu, ki podpira komunikacijo med medsebojno povezanimi omrežji, ki jih sestavljajo računalniki različnih arhitektur in operacijskih sistemov. Protokol TCP/IP vključuje standarde za komunikacijo med računalniki in konvencije za povezovanje omrežij ter pravila za usmerjanje sporočil.)
Klepetanje
●Pošiljanje elektronske pošte
Brskanje po spletu
Prejmi e-pošto
(1) Najučinkovitejša komunikacijska metoda za prenos računalniškega prometa je ...
●M220 paketi
sporočila
vsi enako učinkoviti
V tem članku bomo obravnavali glavne metode preklapljanja v omrežjih.
V tradicionalnih telefonskih omrežjih komunikacija med naročniki poteka s preklapljanjem komunikacijskih kanalov. Preklapljanje telefonskih komunikacijskih kanalov je na začetku potekalo ročno, nato pa prek avtomatskih telefonskih central (ATS).
Podoben princip se uporablja v računalniških omrežjih. Geografsko oddaljeni računalniki v računalniškem omrežju delujejo kot naročniki. Vsakemu računalniku je fizično nemogoče zagotoviti lastno nepreklopno komunikacijsko linijo, ki bi jo ves čas uporabljal. Zato se v skoraj vseh računalniških omrežjih vedno uporablja nek način preklapljanja naročnikov (delovnih postaj), ki omogoča več naročnikom dostop do obstoječih komunikacijskih kanalov za zagotavljanje več komunikacijskih sej hkrati.
Preklapljanje je proces povezovanja različnih naročnikov komunikacijskega omrežja preko tranzitnih vozlišč. Komunikacijska omrežja morajo zagotoviti, da njihovi naročniki komunicirajo med seboj. Naročniki so lahko računalniki, segmenti lokalnega omrežja, faksi ali telefonski sogovorniki.
Delovne postaje so povezane s stikali po posameznih komunikacijskih linijah, od katerih vsako kadarkoli uporablja le en naročnik, ki je dodeljen tej liniji. Stikala so med seboj povezana s skupnimi komunikacijskimi linijami (ki si jih deli več naročnikov).
Oglejmo si tri glavne najpogostejše načine zamenjave naročnikov v omrežjih:
- preklapljanje tokokroga;
- preklapljanje paketov;
- preklapljanje sporočil.
Preklop tokokroga
Preklop tokokroga vključuje oblikovanje neprekinjenega sestavljenega fizičnega kanala iz posameznih zaporedno povezanih odsekov kanala za neposreden prenos podatkov med vozlišči. Posamezni kanali so med seboj povezani s posebno opremo – stikali, ki lahko vzpostavijo povezave med poljubnimi končnimi vozlišči omrežja. V vezno komutiranem omrežju je pred prenosom podatkov vedno potrebno izvesti postopek vzpostavitve povezave, med katerim se ustvari sestavljeni kanal.
Čas prenosa sporočila določajo zmogljivost kanala, dolžina povezave in velikost sporočila.
Stikala, kot tudi kanali, ki jih povezujejo, morajo zagotavljati hkraten prenos podatkov iz več naročniških kanalov. Za to morajo biti hitri in podpirati nekakšno tehniko multipleksiranja naročniških kanalov.
Prednosti preklapljanja tokokroga:
- stalna in znana hitrost prenosa podatkov;
- pravilno zaporedje prispetja podatkov;
- nizka in stalna zakasnitev prenosa podatkov po omrežju.
Slabosti preklopa tokokroga:
- omrežje lahko zavrne storitev zahteve za vzpostavitev povezave;
- neracionalna uporaba zmogljivosti fizičnih kanalov, predvsem nezmožnost uporabe uporabniške opreme, ki deluje z različnimi hitrostmi. Posamezni deli sestavljenega vezja delujejo z enako hitrostjo, ker omrežja s komutacijo vezja ne hranijo uporabniških podatkov;
- obvezni zamik pred prenosom podatkov zaradi faze vzpostavitve povezave.
Preklapljanje sporočil je delitev informacij na sporočila, od katerih je vsako sestavljeno iz glave in informacij.
To je metoda interakcije, pri kateri se ustvari logični kanal z zaporednim prenosom sporočil prek komunikacijskih vozlišč na naslov, naveden v glavi sporočila.
V tem primeru vsako vozlišče prejme sporočilo, ga zapiše v pomnilnik, obdela glavo, izbere pot in izda sporočilo iz pomnilnika naslednjemu vozlišču.
Čas dostave sporočila je določen s časom obdelave na vsakem vozlišču, številom vozlišč in zmogljivostjo omrežja. Ko se konča prenos informacij od vozlišča A do komunikacijskega vozlišča B, postane vozlišče A prosto in lahko sodeluje pri organiziranju drugih komunikacij med naročniki, zato se komunikacijski kanal uporablja bolj učinkovito, vendar bo sistem za nadzor usmerjanja zapleten.
Danes preklapljanje sporočil v čisti obliki praktično ne obstaja.
Paketno preklapljanje je poseben način preklapljanja omrežnih vozlišč, ki je bil posebej ustvarjen za najboljši prenos računalniškega prometa (pulzirajoči promet). Poskusi pri razvoju prvih računalniških omrežij, ki so temeljila na tehnologiji preklapljanja tokokrogov, so pokazali, da ta vrsta preklapljanja ne zagotavlja možnosti za doseganje visoke prepustnosti računalniškega omrežja. Razlog je bil v nenadni naravi prometa, ki ga ustvarjajo tipične omrežne aplikacije.
Ko pride do preklapljanja paketov, se vsa sporočila, ki jih pošlje uporabnik omrežja, v izvornem vozlišču razdelijo na relativno majhne dele, imenovane paketi. Treba je pojasniti, da je sporočilo logično zaključen podatek - zahteva za prenos datoteke, odgovor na to zahtevo, ki vsebuje celotno datoteko itd. Sporočila so lahko poljubno dolga, od več bajtov do več megabajtov. Nasprotno, paketi so običajno lahko tudi spremenljive dolžine, vendar v ozkih mejah, na primer od 46 do 1500 bajtov (EtherNet). Vsak paket je opremljen z glavo, ki določa informacije o naslovu, potrebne za dostavo paketa v ciljno vozlišče, kot tudi številko paketa, ki jo bo ciljno vozlišče uporabilo za sestavljanje sporočila.
Paketna omrežna stikala se od stikal vezja razlikujejo po tem, da imajo notranji vmesni pomnilnik za začasno shranjevanje paketov, če so izhodna vrata stikala zasedena s prenosom drugega paketa, ko je paket prejet.
Prednosti paketnega preklapljanja:
- bolj odporen na okvare;
- visoka skupna prepustnost omrežja pri prenosu hitrega prometa;
- zmožnost dinamične prerazporeditve pasovne širine fizičnih komunikacijskih kanalov.
Slabosti paketnega preklopa:
- negotovost hitrosti prenosa podatkov med naročniki omrežja;
- spremenljiva zakasnitev podatkovnih paketov;
- možna izguba podatkov zaradi prepolnitve medpomnilnika;
- Lahko pride do nepravilnosti v zaporedju prejetih paketov.
Računalniška omrežja uporabljajo paketno preklapljanje.
Metode prenosa paketov v omrežjih:
- Datagramska metoda– prenos poteka kot niz neodvisnih paketov. Vsak paket se premika po omrežju po svoji poti in uporabnik prejme pakete v naključnem vrstnem redu.
- Prednosti: enostavnost postopka prenosa.
- Slabosti: nizka zanesljivost zaradi možnosti izgube paketov in potrebe po programski opremi za sestavljanje paketov in obnavljanje sporočil.
- Logični kanal je prenos zaporedja paketov, povezanih v verigo, ki ga spremlja vzpostavitev predhodne povezave in potrditev prejema vsakega paketa. Če i-ti paket ni prejet, vsi naslednji paketi ne bodo prejeti.
- Virtualni kanal– to je logični kanal s prenosom po fiksni poti zaporedja paketov, povezanih v verigo.
- Prednosti: ohranja se naravno zaporedje podatkov; trajnostne prometne poti; možna je rezervacija vira.
- Slabosti: zapletenost strojne opreme.
V tem članku smo pregledali glavne načine preklapljanja v računalniških omrežjih z opisom vsake metode preklapljanja, ki navaja prednosti in slabosti.