Архітектурні принципи побудови комп'ютерних мереж

Перед передаванням файла даних він розбивається на фрейми. При переході на наступні рівні формується ТСР-пвквт (за протоколом top), потім IP-пакет (за протоколом ір)і, нарешті, пакет для передавання в канал передачі, до якого додається заголовок, що залежить від типу середовища передавання.

Номер рівня	Рівень	Англійська назва рівня	Основні задачі	Приклади протоколів
	Прикладний	А - Application	Форми взаємодії прикладних процесів	TP, TELNET
	Відображення	Р - Presentation	Перетворення даних
	Сеансовий	S - Session	Організація та проведення діалогу	SMTP
	Транспортний	Т - Transport	Налагодження наскрізних сполучень	TCP
	Мережевий	N - Network	Прокладання сполучень між системами	IP
	Канальний	DL - Data Link	Передавання між суміжними системами
	Фізичний	PL - Physical Link	Спряження3 фізичними середовищами передавання	Ethernet, Token Ring, Novell

У третьому стовпчику табл.7 наведено англійські скорочені та повні назви рівнів, оскільки вони часто зустрічаються в літературних джерелах, а в четвертому - основні функції протоколів цих рівнів.

Протоколи рівнів 1-3 керують фізичною доставкою даних мережею і їх називають рівнями середовища передавання даних.

Середовища передавання даних

План

1. Структура ланки передавання даних

2. Ефірне середовище

3. Коаксіальний кабель

4. Волоконно-оптичний кабель

5. Кабель "скручена пара"

6. Плоский кабель

Структура ланки передавання даних

Канали зв'язку у мережах складаються з ланок передавання даних, які за сучасного рівня розвитку технічних засобів мають наступну структуру (рис.8):

Призначення кожного елементу цієї структури повністю описується його назвою.

Дані ланкою можуть передаватись в обох напрямах.

В залежності від послідовності передавання даних в обох напрямах ланки розрізняють такі режими роботи: симплексний (почерговий) (simplex), напівдуплексний (duplex) та дуплексний (одночасний) (full duplex).

Канал зв'язку складається з ланок передавання даних та каналоуворюючого обладнання, причому у кожному сеансі склад ланок в каналі може бути різним в залежності від обраного маршруту зв'язку.

Канал зв 'язку у телекомунікації - одно- або двонаправлений спосіб передавання даних між двома або більше точками зі спільним середовищем.

Кожний канал зв'язку організований за принципом часового (time division) або частотного (frequency division) поділу. У випадку часового поділу через рівні проміжки часу лінією зв 'язку посилається кадр (фрейм), розділений усередині на фіксоване число слотів (за кількістю користувачів). Кожному користувачеві виділяється виділяється фіксований слот усередині кожного кадру. Частотний поділ полягає у виділенні кожному користувачеві фіксованої частотної смуги пропускання всередині заданого діапазону частот.

Основним елементом ланки передавання даних є фізичний канал, характеристики і властивості якого залежать від середовища передавання.

Зараз в комп'ютерних мережах використовуютьт насупні середовища передавання: ефір, мідні проводи, оптичні середовища.

Через ефір здійснюється радіозв'язок і лазерний зв'язок. До проводових середовищ відносяться телефонні проводи і кабелі, спеціалізовані кабелі (коаксіальний, "кручена пара", плаский кабель). Оптичні середовища передавання представлені різними типами волоконно-оптичних кабелів.

Ефірне середовище

В залежності від частоти несучого сигналу розрізняють наступні види каналів:

• радіоканал (несуча частота -...). Вартість обладнання - середня. Швидкість передавання від 20 до 150 Кбіт/с. Підлягає впливові усіх видів завад. Відстань зв'язку визначається радіо-досяжністю Використовується в основному в пересувних об'єктах;

• ін фрачервоний канал (несуча частота -...). Достатньо дешеве обладнання. Швидкість передавання від 2 до 4 Мбіт/с. Нечутливий до електромагнітних завад. Відстань зв'язку визначається прямою оптичною видимістю але не перевищує З км. Недоліком є недовговічність апаратури;

• ультрахвильовий канал (несуча частота -...). Швидкість передавання від 20 до 40 Мбіт/с. Нечутливий до завад. Відстань зв'язку визначається прямою оптичною видимістю і не перевищує 1,5 км;

• мікрохвильовий канал (несуча частота -...). Обладнання дуже дороге. Швидкість передавання до 20 Гбіт/с. Відстань зв'язку визначається радіо-досяжністю але не перевищує 20 км. Недоліком є недосконалість апаратури.

 

Коаксіальний кабель

Досить дешеве і поширене в недалекому минулому середовище передавання. Завдяки своїй конструкції (рис.9) має велику механічну

міцність. їх можна прокладати відкрито будівельними конструкціями (стінами, стелями, підлогою) без додаткового механічного захисту.

За електричними характеристиками бувають:

• широкосмугові. Швидкість передавання - від 300 до 500 Мбіт/с. Загасання сигналу на частоті 100 МГц - до 7 дб/100 м. Відстань передавання - до 75 м;

• вузькосмугові. Швидкість передавання - до 50 Мбіт/с. Загасання сигналу на частоті 10 МГц - до 4 дб/100 м. Відстань передавання - до 50 м.

Коаксіальні кабелі, які використовуються для створення комп'ютерних мереж, мають хвильовий опір 50 Ом (на відміну від телевізійних, які мають хвильовий опір 75 Ом).

В зв'язку з великим загасанням сигналу в них коаксіальні кабелі практично зовсім перестали використовуватись для створення сучасних комп'ютерних мереж, оскільки на великих відстанях (понад 50 м) вимагають додаткового підсилення сигналу. Термін служби коаксіальних кабелів також обмежений і складає 10-12 років.

Модем - це пристрій, призначений для перетворення цифрових сигналів в аналогові і навпаки або цифрових сигналів з одними параметрами в цифрові сигнали з іншими параметрами та передавання їх каналами зв 'язку і приймання з них.

Існує доволі багато модифікацій модемів. Вони можуть класифікуватись за різними критеріями, зокрема:

• За розміщенням розрізняють зовнішні та внутрішні модеми. В свою чергу зовнішні модеми можуть бути настільні, портативні, карти інтерфейсу (PC-card), для роботи в стояках.

• За різновидами каналів розрізняють модеми звичайні телефонні, чотирипроводові, мережеві, для швидкого передавання

некомутованою проводовою лінією (LDM - Limited Distance Modem), стільникові, радіомодеми.

• За сервісними можливостями бувають факс-модеми, голосові модеми, одночасного передавання мовлення і даних (SVD -Simultaneous Voice and Data).

• За типом передавання модеми можуть бути синхронні та асинхронні. Професійні модеми, як правило, - синхронні (дуплексні).

• Модеми також класифікуються за типами використовуваних протоколів (протоколи групи V) та за спеціалізацією (побутові, промислові, спеціалізовані).

Модеми виникли і удосконалювались як засіб спряження комп'ютера, де дані обробляються в цифровій формі, з телефонними каналами зв'язку загального використання, де сигнали передаються і обробляються в аналоговій формі (рис. 12).

 

 

Архітектурні принципи побудови комп'ютерних мереж

План

1. Основні визначення та поняття

2. Семирівнева модель взаємодії відкритих систем (стандарт 7498 ISO)

3. Основні функції протоколів різних рівнів

2.1 Основні визначення та поняття

Розглядаючи питання створення та експлуатації комп'ютерних мереж слід мати на увазі наступні визначення та поняття:

• реальна система (real system) - сукупність одної або кількох ЕОМ, програмного забезпечення, периферійного обладнання, терміналів та персоналу, яка повністю автономна й отримує та передає дані;

• реальна остаточна система (real end system) - реальна система, яка виконує в мережі функції станції даних, тобто є джерелом або приймачем даних;

• відкрита система (open system) - система, яка побудована і функціонує з дотриманням вимог міжнародних стандартів;

• комунікаційна система (communication system) - реальна відкрита система, яка забезпечує обмін даними між абонентськими системами у відкритій інформаційній системі;

• абонентська система (user system) - реальна відкрита система, яка є постачальником або споживачем ресурсів мережі, забезпечує доступ до них користувачів і керує взаємозв'язком відкритих систем;

• прикладний процес (application process) - процес у реальній остаточній системі, який обробляє дані для визначених потреб користувачів;

• середовище передавання даних (transmission medium) -сукупність ліній передавання даних та, можливо, іншого обладнання, яке забезпечує передавання даних між абонентськими системами;

• середовище зв'язку відкритих систем (open system interchange environment) - сукупність функцій, які дають можливість реальним відкритим системам обмінюватись даними відповідно до міжнародних стандартів.

Зв'язок між деякими основними поняттями у відкритій інформаційній системі ілюструє схема на рис.5.

 

Рис5. Відкрита інформаційна система

Структура середовища зв'язку відкритих систем визначається стандартом 7498 ISO. Середовище в цілому має складний набір функцій. Під час його створення використовують ієрархічний підхід, який ґрунтується на наступних засадах:

• оскільки функція передавання у середовищі дуже складна, то її розділяють за рівнями;

• на кожному рівні виконується конкретний скінчений набір завдань;

• на межі між рівнями обмін даними повинен бути мінімальним;

• рівні повинні описуватись так, щоб зміни на одному з них не викликали необхідності внесення змін на інших рівнях;

2.2. Семирівнева модель взаємодії відкритих систем (стандарт 7498 ISO)

У відповідності до стандарту 7498 ISO процес обробки даних під час передавання їх у сеансі зв'язку відкритих систем поділений на сім рівнів, перелічених нижче:

• рівень 7 - прикладний;

• рівень 6 - відображення;

• рівень 5 - сеансовий;

• рівень 4 - транспортний;

• рівень 3 - мережевий;

• рівень 2 - канальний;

• рівень 1 - фізичний.

Передавання даних з використанням семирівневої моделі взаємодії відкритих систем (OSI - Open System Interconnection) відбувається так, як це наведено на рис.6.

Перед початком процесу передавання файл даних чи потік даних розбивається на фрейми розміром, наприклад 64К. Кожний фрейм передається окремо (рис.7).

До недавнього часу в практиці організації комп'ютерного зв'язку широко використовувалась модель взаємодії | відкритих систем DoD (Department of Defence) міністерства оборони США. На рис.7 наведено схему процесу обробки даних у відповідності до цієї моделі.

2.3. Основні функції протоколів різних рівнів

Передусім потрібно зрозуміти суть часто використовуваного в подальшому поняття "протокол".

Протокол - це набір правил, угод, сигналів, повідомлень і процедур, який регламентує взаємодію між двома пристроями (зокрема формати і процедури обміну даними). Розрізняють протоколи нижнього і верхнього рівнів, а також стеки протоколів, протоколи можна підтримувати і реалізовувати апаратно, програмно та апаратно-програмно.

Зараз використання семирівневої моделі взаємодії відкритих систем стало стандартом у комп'ютерному зв'язку (і не лише). У відповідності зі стандартом 7498 ISO обробка даних на різних рівнях цієї моделі відбувається у відповідності з протоколами цих рівнів. На різних рівнях моделі протоколи виконують різні функції.

Зведені дані щодо протоколів різних рівнів моделі взаємодії відкритих систем наведені в табл.1.

Таблиця 1

Рівні моделі взаємодії відкритих систем

Перед передаванням файла даних він розбивається на фрейми. При переході на наступні рівні формується ТСР-пвквт (за протоколом top), потім IP-пакет (за протоколом ір)і, нарешті, пакет для передавання в канал передачі, до якого додається заголовок, що залежить від типу середовища передавання.

Номер рівня	Рівень	Англійська назва рівня	Основні задачі	Приклади протоколів
	Прикладний	А - Application	Форми взаємодії прикладних процесів	TP, TELNET
	Відображення	Р - Presentation	Перетворення даних
	Сеансовий	S - Session	Організація та проведення діалогу	SMTP
	Транспортний	Т - Transport	Налагодження наскрізних сполучень	TCP
	Мережевий	N - Network	Прокладання сполучень між системами	IP
	Канальний	DL - Data Link	Передавання між суміжними системами
	Фізичний	PL - Physical Link	Спряження3 фізичними середовищами передавання	Ethernet, Token Ring, Novell

У третьому стовпчику табл.7 наведено англійські скорочені та повні назви рівнів, оскільки вони часто зустрічаються в літературних джерелах, а в четвертому - основні функції протоколів цих рівнів.