Основные компоненты сетевого оборудования и принцип работы модема.

Сеть представляет собой соединение нескольких PC набором проводников так, что они могут разделять (“коллективно использовать”) дисковые накопители, принтеры и другие периферийные устройства, а также информацию, например, базу данных или календарные сведения. Кроме того, при объединении нескольких PC в сеть можно пользоваться электронной почтой для общения с другими пользователями сети. Сейчас почта включает в себя не только текст, но и звук, фотографии и даже движущиеся изображения.

Сетевой интерфейс представляет собой просто разновидность порта, напоминающего принтерный или коммуникационный порты. Это тракт, по которому данные, поступившие на шину компьютера, “покидают” системную плату и передаются по проводнику в другой компьютер. Как и в случае интерфейса SCSI, для функционирования сетевого адаптера требуется специальное программное обеспечение, которое обычно работает на двух уровнях. Необходима программа нижнего уровня, помогающая компьютеру обращаться к интерфейсным схемам и посылать и принимать информацию через порт. Необходима также программа интерфейса с пользователем, помогающая ему использовать возможности сети, например, разделение дисковых накопителей принтеров.

Имеется несколько видов сетевых протоколов, и для каждого требуется специальная плата (интерфейс). Сейчас наиболее популярными является адаптер Ethernet. Возможно, вы никогда не столкнетесь с протоколом управления передачами в сети, поскольку как пользователь вы подходите к сети с программной, а не аппаратной точки зрения. Например, можно работать с сетью фирмы Novell и не знать, является аппаратным интерфейсом Ethernet или какой-то другой. Такого знания не требуется для работы в сети, так как сетевой адаптер реализует те же базовые функции независимо от применения Ethernet или другого протокола.

Назначение и принцип работы

Два компьютера могут взаимодействовать друг с другом по обычной телефонной линии, используя модем. В основном, все модемы работают одинаково (передающий модем модулирует, а принимающий демодулирует несущий сигнал звуковой частоты для выделения информации) несмотря на то, что некоторые из них вставлены в разъемы расширения или встроены в компьютер (внутренние модемы), а другие находятся в отдельном блоке, подключаемом к последовательному порту ПК (внешние модемы).

Используется принцип частотно-импульсной модуляции. Модем передает данные по телефонной линии, превращая их в сигналы звуковой частоты. В любой момент времени модем посылает либо высокий тон (он соответствует состоянию “включено”), либо низкий тон (“выключено”). Байт данных состоит из 8 бит (10000010 или ВКЛ-ВЫКЛ-ВЫКЛ-ВЫКЛ-ВЫКЛ-ВЫКЛ-ВКЛ-ВЫКЛ). Модем, передавая биты, каждый из которых находится в состоянии “включено” или “выключено”, посылает соответствующий набор тонов в телефонную линию: ВЫС-НИЗ-НИЗ-НИЗ-НИЗ-НИЗ-ВЫС-НИЗ.

Асинхронная связь.

С учетом рассмотренных положений большинство модемов персональных компьютеров рассчитаны на асинхронную работу. Синхронный модем запускает поток высоких и низких тонов и считает каждый восьмой импульс началом нового символа, а асинхронная связь подготовлена на постоянные запуски и окончания передач. Вместо передачи длинных последовательностей байтов "от точки до точки" асинхронный модем передает и принимает данные по одному байту, останавливается "для отдыха", а затем готовится повторить свои действия со следующим байтом. Между передачами байт данных передающий модем поддерживает в линии сигнал высокого тона, а принимающий модем контролирует высокий сигнал и ожидает. Затем передатчик быстро переходит к выдаче низкого тона, показывая, что со следующего импульса начинается передача восьми бит. Первый низкий импульс называется стартовым битом. Следующие восемь сигналов высокого и низкого тонов описывают двоичный набор передаваемого символа, поэтому принимающий модем фиксирует их и собирает символ данных.

Управляющая модемом коммуникационная программа воспринимает символ и пересылает его в память (возможно, что она записывает символ на экран или в дисковый файл). Затем передающий модем вновь формирует высокий сигнал до передачи следующего символа.

Когда в линии установлен сигнал "высокий", до передачи следующего символа должно пройти некоторое минимальное время. Обычно оно равно периоду одного или двух импульсов, и эти импульсы называются стоповыми битами.

Контроль четности.

Иногда после бит данных, но до стоповых бит, вставляется дополнительный импульс, предназначенный для контроля ошибок и называющийся битом паритета (parity bit). Когда передающий модем посылает байт, он подсчитывает, сколько из 8 бит находятся в состоянии ВКЛ. При способе четного паритета бит паритета устанавливается в состояние ВКЛ, когда сумма бит (с учетом бита паритета) в состоянии ВКЛ четная, в противном случае он будет в состоянии ВЫКЛ. В нечетном паритете бит паритета будет в состоянии ВКЛ, когда сумма бит ВКЛ нечетная.

В любом случае, когда принимающий модем получает байт, он независимо вычисляет бит паритета и сравнивает его с битом паритета, переданным с байтом. Если два значения не совпадают, возникла ошибка передачи. Обычно в такой ситуации модем выдает запрос на повторную передачу байта. Контроль по паритету обнаруживает все однобитные ошибки, но двухбитные ошибки проходят незамеченными. По этой и другим причинам контроль по паритету далек от совершенства, поэтому его часто заменяют более эффективными способами. Однако любой модем поддерживает контроль по паритету, а коммуникационная программа будет запрашивать, требуется ли он.

Протоколы связи.

Практическая коммуникационная программа может воплотить рассмотренные основные принципы в гораздо более сложные способы, которые обнаруживают наиболее часто встречающиеся ошибки и изменяют направление связи. Для передачи и приема могут применятся различные коды. Для передачи файлов данные часто посылаются пакетами байтов, заканчивающимися контрольными кодами, которые намного сложнее простого бита паритета. Для взаимодействия компьютеров разработаны стандартные системы кодов и процедур, называемые протоколами.

При использовании Ethernet плата адаптера может иметь одно из трех соединений или все три встроенных интерфейса Ethernet. Интерфейс Ethernet поставляется в конфигурациях ThickWire (толстый проводник), ThinWire (тонкий проводник) или TwistedPair (витая или скрученная пара).

Как и другие периферийные адаптеры, платы Ethernet имеют 8- или 16-битовый формат. В современных адаптерах применяются 16-битовые платы. Несколько лет назад применялись исключительно 8-битовые платы, но сейчас стандартными стали 16-битовые платы. Более производительными по характеристикам являются 32-битовые платы, которые наиболее эффективно использовать в серверах, обслуживающих рабочие станции.

Передача файлов по модему

Коммуникационные протоколы.

Наряду с многочисленными функциями коммуникационные протоколы обеспечивают при передаче файлов интенсивный контроль ошибок. Под протоколом понимается способ передачи данных файла блоками, причем в строго определенных местах между блоками вставляются сообщения для компьютера, чтобы их было нельзя перепутать с данными. Данные посылаются пакетами, например по 128 байт, заканчивающимися набором байтов со специальными кодами контроля ошибок. Когда помехи в телефонной линии искажают данные, код контроля ошибок фиксирует ошибку с гораздо большей вероятностью, чем простой контроль по паритету. Для некоторых видов данных хороший код контроля ошибок имеет очень важное значение, так как наличие ошибок может быть неочевидным. В текстовом файле, например в письме, ошибка заметна, но искаженные числовые данные остаются, хотя и неправильными, но числами. При передаче программных файлов контроль ошибок абсолютно необходим.

Еще одно достоинство коммуникационных протоколов состоит в том, что они могут ускорить передачу данных. Работая с пакетами, они могут убрать стартовые и стоповые биты, которые необходимы при передаче байтами. Некоторые протоколы могут сжимать данные до передачи, превращая, например, 1000 байт данных в 800 байт. Конечно, принимающие модем и коммуникационная программа должны восстанавливать данные, чтобы они точно соответствовали передаваемым.

Различия протоколов.

Сейчас наиболее популярны протоколы Xmodem и Kermit, а также Ymodem и Zmodem. Имеется также много собственных протоколов отдельных фирм. Они разрабатываются для конкретных модемов и коммуникационных программ и работают только со своими аппаратными средствами и программным обеспечением. Такие протоколы называются "собственными", так как их внутренние спецификации не публикуются и их нельзя копировать для включения в любую другую коммуникационную программу.

Ошибки коммутации.

Есть целый ряд причин невозможности осуществления надежной связи. Коммуникационная программа обнаруживает и исправляет многие ошибки. Но иногда она ведет себя так, как будто все идет хорошо, а данные передаются неверно. Обычно такие ситуации возникают из-за неправильной установки параметров. Ниже приведен список подобных ситуаций.

¨ На экране наблюдается только "мусор". Когда экран заполнен полнейшей бессмыслицей, включающей в себя графические символы, которые обычно не применяются при передаче текста, вероятной причиной является несоответствие скоростей передачи. Например, Вы установили в своей коммуникационной программе скорость модема в 1200 бит/с, а вызванная станция работает со скоростью 2400 бит/с. Программа воспринимает данные, но группирует их неверно, поэтому на экране появляется "мусор". Такая же ошибка возникает, когда взаимодействующие компьютеры не используют одно и то же число бит данных (например, один из них работает с семью битами данных, а второй использует 8-битовые данные).

¨ На экране наблюдается частично искаженный текст. По-видимому, две станции работают с различными параметрами паритета.

¨ Ваш ввод на экране удваивается. Когда в тексте удваивается каждая буква (например, aass iinn tthhiiss eexxaammppllee), модем и удаленный модем работают в полудуплексном режиме. Реконфигурируйте свою коммуникационную программу на дуплексный режим. Если этот прием не помогает, посмотрите параметр "echo" (локальное эхо) или просто "echo" (эхо) и выключите его.

¨ Введенные данные не появляются на экране. В этом случае оба модема работают в дуплексном режиме, и Вам нужно задать в коммуникационной программе полудуплексный режим. Если это не помогает, посмотрите параметр "echo" (эхо) и переведите его во включенное состояние.