Глава 2.Режимы работы сетей передачи сообщений.

Для работы глобальных сетей (рисунок 4) необходимы технологии, предназначенные для рабо­ты на больших расстояниях. Существует три основных типа режимов работы сетей.

 

• сети с коммутацией каналов;
• сети с выделенными каналами;
• сети с коммутацией пакетов.

4.
Глобальная сеть объединяет компьютерные сети.

Сети с коммутацией каналов

В глобальных сетях с коммутацией каналов передаваемые данные не содержат сведений об адресате (которые определяют, кто именно должен получить данные), так как путь, по ко­торому они передаются, является выделенным каналом связи во время всего се­анса. За обеспечение неизменности канала связи отвечает используемая для его создания технология коммутации каналов. В глобальных сетях с коммутацией ка­налов за упорядочение пакетов данных и выполнение коррекции ошибок отвечает получающая сторона. Как только сеанс прерывается, канал возвращается в "пул" доступных ресурсов.

вы инициируете сеанс связи с по­мощью ISDN-адаптера и подключаетесь к другому компьютеру по сети с коммутацией каналов, вы используете канал, который устанавливается только при создании соеди­нения, после чего прерывается по завершению сеанса связи.

Наиболее распространены соединения, в которых используется коммутация кана­лов, обычные телефонные соединения со скоростью передачи данных 56 Кбит/с, или ISDN-соединения.

Для того чтобы устанавливать соединения через телефонную линию, вам необхо­димы модемы на передающем и принимающем узлах сети, и вы ограничены скоро­стью передачи данных 56 Кбит/с. Когда вы дозваниваетесь и устанавливаете соедине­ние, вы задействуете канал, который остается в вашем распоряжении до завершения сеанса связи. Для установления канала необходимы устройства CSU/DSU, которые дозваниваются и устанавливают соединение. Устройство CSU/DSU преобразует сиг­налы, используемые в компьютерах и локальных сетях, в цифровые сигналы, совмес­тимые с цифровыми телефонными линиями. Использование ISDN-соединений требу­ет ISDN-адаптера и устройства CSU/DSU на каждом узле вашей сети; при этом дос­тигается скорость передачи данных 64 Кбит/с.
^

Сети с выделенными каналами.

В отличие от сетей с коммутацией каналов, в которых каналы задействуются толь­ко при необходимости (хотя путь остается неизменным на протяжении всего сеанса), глобальные сети с выделенными каналами (которые иногда называются каналами "точка - точка") используют каналы, которые выделяются им на постоянной основе, т. е. принадлежат им даже тогда, когда не используются. Это означает, что вы полу­чаете постоянное физическое соединение между двумя точками сети. Преимущество в том, что линия оказывается доступной постоянно, и вам не нужно тратить время на установление соединения.

Чаще всего в качестве выделенных используются обычные аналоговые телефон­ные линии, которые не позволяют получить высокую скорость передачи данных из-за их качества, линии Т1, которые практически ничем не отличаются от цифровых телефонных линий, и линии ТЗ, которые обеспечивают намного более высокую скорость передачи данных, чем линии Т1. Линии Т1, несмотря на свою дороговиз­ну, достаточно широко используются в современных глобальных сетях, обеспечивая скорость передачи данных до 1,544 Мбит/с. Существуют и дробные варианты линии Т1, в которых используется один или несколько из 24 каналов полной линии Т1. В линиях ТЗ используются волоконно-оптические кабели, а не медные провода, бла­годаря чему достигается скорость передачи данных до 45 Мбит/с, однако линии ТЗ чрезвычайно дороги.
^

Сети с коммутацией пакетов.

В этих глобальных сетях при установлении соединения вместо коммутируемых или выделенных каналов, для которых характерно наличие четко определенного канала "точка - точка" используется коммутация пакетов. В этом случае данные передаются по различным маршрутам целой паутины соединений, прежде чем они могут достичь точки назначения. При этом пакеты передаются от коммутатора к коммутатору, каж­дый из которых определяет, по какому пути должен следовать пакет данных в данный момент времени. Когда пакеты достигают точки назначения, порядок их следования восстанавливается для дальнейшей обработки.

Пример сети, в которой используется коммутация пакетов, показан на рисунке 5. Обратите внимание на существование нескольких потенциальных маршрутов от ис­точника к точке назначения. Такие пути никогда не фиксируются. Переключение па­кетов осуществляется с помощью протокола Х.25, который использует обычные теле­фонные линии, или протокола Frame Relay, использующего линии Т1 или ТЗ.

 

5.
Сеть с коммутацией пакетов в действии.

 

51. Параллельные интерфейсы.

параллельный интерфейс — для каждого бита передаваемой группы используется своя сигнальная линия (обычно с двоичным представлением), и все биты группы передаются одновременно за один квант времени. Примеры: параллельный порт подключения принтера (LPT-порт, 8 бит), интерфейс ATA/ATAPI (16 бит), SCSI (8 или 16 бит), шина PCI (32 или 64 бита);

СМ вопр. 8,9,10,11 выделено розовым

52. Последовательные интерфейсы.

последовательный интерфейс — используется лишь одна сигнальная линия, и биты группы передаются друг за другом по очереди; на каждый из них отводится свой квант времени (битовый интервал). Примеры: последовательный коммуникационный порт (COM-порт), последовательные шины USB и FireWire, PCI Express, интерфейсы локальных и глобальных сетей.

СМ вопр. 8,9,10,11 выделено зеленым

53. Беспроводные интерфейсы.

Беспроводные (wireless) интерфейсы применяются для передачи данных на расстояния от нескольких десятков сантиметров до нескольких километров. Они наиболее удобны для пользователей, но при небольших расстояниях их стоимость выше проводных. Тем не менее они востребованы во всех своих вариантах, и беспроводные технологии сейчас развиваются чрезвычайно интенсивно.

Беспроводные интерфейсы ЭВМ можно разделить на две группы.

1. Интерфейсы, предназначенные для подсоединения к ЭВМ периферийных устройств (клавиатуры, мыши, принтера, сканера, внешней памяти и др.) и портативных компьютеров (КПК, ноутбука и других).

2. Интерфейсы для подключения ЭВМ к компьютерным сетям (локальным, региональным, корпоративным, сети Интернет).

К первой группе интерфейсов относятся: инфракрасные интерфейсы IrDA; радиоинтерфейсы: Bluetooth, WiUSB, WiSATA и другие.

Ко второй группе относятся интерфейсы WiFi, WiMax, WiBro и другие.

Интерфейсы IrDa

стандарт IrDA, связь осуществляется по каналу инфракрасного излучения. Инфракрасный диапазон использовался в разных электронных системах для связи устройств друг с другом достаточно давно, а в 1993 году международной коммерческой организацией Infrared Data Association был разработан стандарт IrDA, призванный решить проблему совместимости инфракрасных систем передачи информации. Протокол IrDA был включен в операционную систему Windows 95 как стандарт для организации обмена данными по инфракрасному каналу с длиной волны 880 нм на расстояние до 1 м.

Стандарт имеет несколько режимов:

· SIR (Slow Infrared) со скоростью передачи от 2,4 до 115,2 кбит/с;

· MIR (Medium Infrared) со скоростью передачи от 576 до 1152 кбит/с;

· FIR (Fast Infrared)) со скоростью передачи от 4 до 16 Мбит/с.

Итак, стандарт IrDA поддерживает связь по принципу «точка–точка» в пределах прямой видимости на расстояния не более 1 м со скоростью до 16 Mбит/с. Канал передачи данных узконаправленный, что обеспечивает приличную его помехозащищенность.

Интерфейс Bluetooth

Bluetooth — технология передачи данных по радиоканалам в диапазоне частот около 2,5 ГГц на короткие расстояния даже при отсутствии прямой видимости между устройствами.

Стандарт Bluetooth был разработан совместными усилиями фирм IBM, Ericsson, Toshiba, Intel и Nokia. Первоначальная версия протокола предусматривала дальность передачи до 100 м, скорость передачи до 100 Кбит/с. Для обеспечения безопасности частота, на которой передается информация регулярно автоматически меняется. К одному каналу Bluetooth может быть подключено до 7 устройств. Современная высокоскоростная версия Bluetooth 2.0 обеспечивает скорость передачи до 2.1 Мбит/с.

Пока этот недавно еще очень многообещающий интерфейс сохраняет свое положение только при подключении беспроводных гарнитур: мыши и клавиатуры. В настоящее время сформировался широкий спектр приложений для данного интерфейса.

Интерфейс wusb

Фирма Intel в качестве основной замены Bluetooth предложила беспроводную версию интерфейса USB – интерфейс WUSB (Wireless USB),

В WiUSB используется технология разработанного в Intel беспроводного интерфейса UWB (Ultra Wide Band), получившему свое название ввиду использования им очень широкой полосы частот: от 3,1 до 10,6 ГГц. Пиковая скорость передачи данных в этой технологии изменяется в зависимости от дальности передачи: при расстоянии до 2 м скорость может достигать 60 Мб/с, а при расстоянии 10 м снижается до 12 Мб/с.

Семейство интерфейсов WiFi

Интерфейсы WiFi относятся к группе интерфейсов, обеспечивающих беспроводной доступ компьютеров к сетям. Базовый стандарт IEEE 802.11 или WiFi (Wireless Fidelity — «беспрекословная преданность») был разработан в 1997 году и обеспечивал передачу данных по радиоканалу 2,4 ГГц со скоростью до 250 Кбит/с. Позже появились версии IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g повысившие скорость передачи до 7–56 Мбит/с, а в нелицензированном режиме IEEE 802.11g turbo и до 108 Мбит/с. Наибольшая скорость 320 Мбит/с обеспечивается в стандарте IEEE 802.11n.

Скорость передачи зависит от дальности и интенсивности помех. Максимальная дальность примерно 100 м, в пределах прямой видимости возможно и некоторое увеличение дальности. Стандарт IEEE 802.11i предусматривает серьезные меры по защите информации, в частности системы шифрования информации и аутентификации пользователей.

Для работы с интерфейсом WiFi необходимы компьютер, укомплектованный своей мобильной точкой доступа — беспроводной сетевой интерфейсной картой NIC (Network Interface Card), и локальная сеть с точками доступа AP (Access Point), которые являясь стационарными устройствами, выполняют роль моста между беспроводным и проводным сегментами этой сети.

Точка доступа (ее называют иногда «хот спот») содержит приемо-передатчик, контроллер проводного сетевого интерфейса (обычно Ethernet) и программное обеспечение, реализующее функции моста, поддерживается роуминг. К одной точке доступа может подключаться одновременно несколько десятков абонентов. При увеличении расстояния до очередной точки доступа или увеличении интенсивности помех скорость передачи данных автоматически уменьшается.

Семейство интерфейсов WiMax

Технология беспроводной связи WiMax (Wireless for Microwave Access) — это коммерческое название стандарта IEEE 802.16а, этот стандарт работал в полосе частот 10–66 ГГц и обеспечивал передачу данных со скоростью 134 Мбит/с только в пределах прямой видимости. Дальность связи была до 5 км.

Третья версия стандарта IEEE 802.16а (разработанная альянсом WiMax) использует более низкий диапазон частот от 2 до 11 ГГц и соответственно, увеличилась дальность связи до 50 км. Связь осуществляется и не в пределах прямой видимости, но снизилась скорость передачи до 75 Мбит/с.

По структуре эти интерфейсы очень похожи на традиционный стандарт сети сотовой связи. Для WiMax тоже необходимы базовые станции. Но для станций этого стандарта очень высокие вышки не нужны (вполне подходят и крыши домов).

Таким образом, интерфейсы WiMax и WiFi взаимно дополняют друг друга: WiFi используется в локальных сетях внутри помещений или на небольших открытых площадках, WiMax - для организации более глобальной связи в регионе, городе и т. п.

Интерфейс WiBro

в 2002 году представлен проект мобильного радиоинтерфейса Wireless Broadband (WiBro), который в 2005 году официально признали многие компании, в том числе и компания Intel. WiBro по многим параметрам превосходит мобильные интерфейсы WiMax. WiBro обеспечивает надежный роуминг, и на скорости передвижения мобильного клиента 120 км/час поддерживает пропускную способность 1 Мбит/с. Основные характеристики сетевых беспроводных стандартов показаны в таблице 10.3.

Таблица 10.3. Характеристика беспроводных интерфейсов

Стандарт	IEEE 802.11a	IEEE 802.11b	IEEE 802.11g	IEEEE 802.11n	IEEE 802.16	IEEE 802.16а	IEEE 802.16е	IEEE 802.20	WiBro
Дата создания
Область применения	LAN	LAN	LAN	LAN	MAN	MAN	MAN	WAN	MAN
Дальность действия, км	0,1	0,3	0,3	0/3				>100
Частотный диапазон	2,4 и 5 ГГц	2,4 и 5 ГГц	2,4 и 5 ГГц	2,4 и 5 ГГц	10-66 ГГц	2-11 ГГц	2–6 ГГц	<3,5 ГГц	2,3 ГГц
Поддержка мобильности	Есть	Есть	Есть	Есть	Нет	Нет	Есть	Есть	Есть
Пропускная способность Мб/с

 

54. BIOS, POST. Загрузка ПК.

BIOS (/ b asic i nput/ o utput s ystem — «базовая система ввода-вывода»), — набор микропрограмм, реализующих API для работы с аппаратурой компьютера и подключёнными к нему устройствами.

BIOS относится к системному программному обеспечению (ПО).

Виды BIOS:

· BIOS материнской платы IBM PC-совместимого компьютера;

· BIOS периферийных устройств;

· NetBIOS.

BIOS материнской платы

В IBM PC-совместимом компьютере, использующем микроархитектуру x86, код BIOS хранится на микросхеме EEPROM (ЭСППЗУ — э лектрически с тираемое п ерепрограммируемое п остоянное з апоминающее у стройство).

Микросхема ПЗУ, хранящая код BIOS фирмы Award^[en]

Назначение BIOS:

· проверка работоспособности оборудования^[⇨];

· загрузка операционной системы (ОС)^[⇨];

· предоставление API для работы с оборудованием^[⇨];

· настройка оборудования^[⇨].

Начальная загрузка компьютера

После включения IBM PC-совместимого компьютера процессор, реализующий микроархитектуру x86, читает код BIOS из ПЗУ (с микросхемы EEPROM), записывает его в ОЗУ (оперативную память) и передаёт управление коду BIOS.

Затем код BIOS:

· выполняет тестирование оборудования компьютера (см. POST, англ. p ower- o n s elf- t est);

· читает настройки из энергонезависимого ПЗУ;

· применяет настройки;

· ищет и загружает в оперативную память код загрузчика;

· передаёт управление загрузчику.

Таким образом BIOS обеспечивает начальную загрузку IBM PC-совместимого компьютера.

В дальнейшем загрузчик ищет и загружает в память код операционной системы и передаёт ему управление.

BIOS реализует API для работы с внутренними и внешними устройствами компьютера. Загрузчик ОС и сама ОС используют это API для работы с оборудованием до тех пор, пока не загрузят собственные драйверы.