Электронные вычислительные сети
| Сдавался/использовался | 1. МГАПИ, препод. Петpов, "зачет" 2. БГУ, преп. - Дробушевич, 1996 |
| Примечание | Получен 1995/01/09 от Vladislav Kravchenko |
| Загрузить архив: | |
| Файл: evs.zip (12kb [zip], Скачиваний: 24) скачать |
I. ВВЕДЕНИЕ
В современном сложном и многоликом мире ни одну крупную тех-
нологическую проблему нельзя решить без переработкизначительных
объемов информации и коммуникационных процессов. Наряду сэнерго
и фондовооруженностью современному производству необходима иин-
формационная вооруженность, определяющая степень применения прог-
рессивных технологий.Особое место ворганизации новыхинформа-
ционных технологий занимает компьютер. Телефонная сеть,а затем
специализированные сети передачи данных послужилихорошей осно-
вой для объединения компьютероввинформационно-вычислительные
сети. Компьютерные сети передачи данных являются результатомин-
формационной революции и вбудущем смогутобразоватьосновное
средство коммуникации.
Сети появились в результате творческого сотрудничества спе-
циалистов по вычислительной технике,техники связииявляются
связующим звеном между базами данных, терминаламипользователей,
компьютерами.
II. ЦЕЛЬ СОЗДАНИЯ ГЛОБАЛЬНОЙ
ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ
Информационно-вычислительная сеть создается с цельюповыше-
ния оперативности обслуживания абонентов.
ИВС должна обеспечивать надежную передачу цифровой информа-
ции.
В качестве оконечныхтерминаловмогут выступатькакот-
дельные ПК, так и группы ПК, объединенныев локальныевычисли-
тельные сети.
Передача информационных потоков на значительныерасстояния
осуществляется с помощью проводных,кабельных, радиорелейныхи
спутниковых линий связи. В ближайшее время можно ожидатьшироко-
го применения оптической связи по опто-волоконным кабелям.
По географическим масштабам вычислительныесетиподразде-
ляются на два вида: локальные и глобальные. Локальная сетьможет
иметь протяженность до
тывать значительные расстояния - до сотен и десятков тысячкило-
метров. Нам необходимо выбрать и обосновать тип Глобальной инфор-
мационно-вычислительной сети.
Будем действовать методом исключения.
Спутниковая связь. Первый спутник связи был запущен в1958
году в США. Линия связи черезспутниковыйтранслятор обладает
большой пропускной способностью, перекрывает огромные расстояния,
передает информацию вследствие низкого уровня помех с высокой на-
дежностью. Эти достоинства делают спутниковую связь уникальными
эффективным средством передачиинформации.Почти весьтрафик
спутниковой связи приходится на геостационарные спутники.
Но спутниковая связь весьма дорога, так как необходимо иметь
наземные станции, антенны, собственно спутник,кроме тоготре-
буется удерживать спутник точно на орбите, для чегона спутнике
необходимо иметь корректирующие двигатели и соответствующиесис-
темы управления, работающие по командам с Земли и
т.д. В общем балансе связи на спутниковые системы покаприходит-
ся примерно 3 % мирового трафика. Нопотребности вспутниковых
линиях продолжают расти, поскольку придальности свыше800км
спутниковые каналы становятсяэкономически болеевыгоднымипо
сравнению с другими видами дальней связи.
Оптоволоконная связь. Благодоря огромной пропускной способ-
ности оптический кабель становитсянезаменимымв информацион-
но-вычислительных сетях, где требуется передавать большиеобъемы
информации с исключительно высокой надежностью, в местных телеви-
зионных сетях и локальных вычислительных сетях. Ожидается, чтов
скором времени оптический кабель будетдешев визготовлениии
свяжет между собой крупные города,тем более,чтотехническое
производство световодов и соответствующей аппаратурыразвивается
быстрыми темпами.
Радиосвязь. К сожалению, радио как беспроволочный вид связи
не свободно от недостатков. Атмосферныеи промышленныепомехи,
взаимное влияние радиостанций, замирание на коротких волнах,вы-
сокая стоимость специальной аппаратуры - все это не позволило ис-
пользовать радиосвязь в ИВС.
Радиорелейная связь. Освоение диапазона ультракоротких волн
позволило создать радиорелейные линии.Недостатком радирелейных
линий связи является необходимость установкичерез определенные
промежутки ретрансляционных станций, их обслуживание и т.д.
Модемная телефонная сеть наосновестандартной телефонной
линии и персонального компьютера.
Модемная телефонная сетьпозволяет создаватьинформацион-
но-вычислительные сети практически на неограниченной географичес-
кой территории, при этом по указанной сети могут передавтьсякак
данные, так и речевая информация автоматическимлибо диалоговым
способом.
Для соединения компьютера стелефоннойсетью используются
специальная плата (устройство), называемаятелефонным адаптером
или модемом, а так же соответствующее программное обеспечение.
К несомненным достоинствам организацииинформационно-вычис-
лительной сети на основе стандартной телефонной линиисвязияв-
ляется то, что все компоненты сети стандартны и доступны, не тре-
буются дефицитные расходные материалы, простота установкииэк-
сплуатации.
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ГЛОБАЛЬНОЙ
ИВС НА ОСНОВЕ СТАНДАРТНОЙ ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ СВЯЗИ.
Патент на изобретение телефона был выдан в 1876 годуАлек-
сандру Деллу и его право на это изобретение сейчас никем не оспа-
ривается. Поэтому некоторые стандарты, определяющие порядок пере-
дачи данных, носят приставку Bell, например Bell 103 J, Bell 212A.
Первые телефонные линии были однопроводными (вторымпрово-
дом служила Земля), в
целом телефонная сеть охватила, хотя и неравномерно,почти весь
Земной шар, сегодня в мире на каждые100 человекприходитсяв
среднем 15 телефонных номеров.
Персональный компьютер появился почти через100лет после
изобретения Белла, а компьютерные сети не дожили еще довозраста
совершеннолетия.
Сети появились в результате творческого сотрудничества спе-
циалистов по вычислительной технике,технике связииявляются
связующим звеном между базами данных, терминаламипользователей,
компьютерами.
В основе модемной связи, как уже было сказановыше,лежит
существующая стандартная телефонная сеть. Связь такого рода удоб-
на в случае передачи информации на большиерасстояния, атакже
для непрофессиональных пользователей компьютеров.Она позволяет
им обменивается сообщениями, дает возможность пользоватьсяобще-
доступными банками информации. Деятельность такой сети практичес-
ки не ограничена и зависит только от состояния икачества теле-
фонной сети. Количество абонентовтакойинформационно-вычисли-
тельной сети также практически не ограниченно.
Перед включением компьютера (абонента) в сеть он должен быть
оборудован специальным адаптером, являющимся расширениемкомпью-
тера типа IBM PC (XT, AT).
Разработано множестворазновидностейадаптеров (модемов),
которые обеспечивают подключение компьютера ктелефонной линии.
Модем - это устройство, с помощью которого цифровая информация на
выходе из компьютера преобразуется в модулированный сигнал.Ког-
да компьютер применяется для приема информации из телефоннойсе-
ти, модем должен принять сигнал из телефона и преобразовать его в
цифровую информацию. На выходе модема информация подвергается мо-
дуляции, а на входе демодуляции. Отсюда и название модем.
Стандартная телефонная линия приспособлена к передаче акус-
тических сигналов частотой от 300 до 3400 Гц и полностьюобеспе-
чивает передачу речевой информации. Параметры линиинедостаточны
для цифровой передачи данных непосредственно междукомпьютерами.
Назначение модема заключается в замене сигнала,поступающего из
компьютера (сочетание нулей и едениц)электрическим сигналомс
частотой, соответствующей рабочемудиапазону телефоннойлинии.
Акустический канал этой линии модем разделяет на две полосыниз-
кой и высокой частоты. Полоса низкой частоты применяется дляпе-
редачи данных, а полоса высокой частоты для приема данных.
В модем, как правило, входит специализированный микрокомпью-
тер, содержащий 3-х разрядное арифметическое устройство, постоян-
ное запоминающее устройство на 8 килобайт, оперативное запоминаю-
щее устройство на 128 байт, таймер, командныйрегистр, контрол-
лер прерываний, стек, порт ввода (вывода).
Собственно модем - этоэлектроннаясхема, обнаруживающая,
кодирующая и декодирующая сигнал телефонной линии.
Mодема заключается в егo подключении к компьютерy и подсоедине-
ний к гнездам на карте модема проводов телефонной линиии теле-
фонного аппарата. После загрузки коммуникационнойпрограммы мо-
дем готов к работе. Коммуникационная программа принимает изапи-
сывает в память компьютера информацию из модема,а такжепере-
дает в модем данные, указанные пользователем.Многие коммуника-
ционные программы позволяют применять модемнуюсвязь нетолько
для простых соединений типа "отправь/прими", но идля определе-
ния очереди файлов при передачи информации взапрограммированное
время, а также для диалогового режима связи и т.д.
Таким образом наличие модемa и компьютерадаетвозможность
доступа к сети модемной связи. Но для успешногообмена информа-
цией необходимо, чтобы и ваш компьютер, и модем, и сеть связи,и
удаленный компьютер со своим программным обеспечением -все это
работало согласовано. И как будет показано ниже такая согласован-
ность достигается применением компьютеров и модемов,реализован-
ным по международным стандартам и в соответствии срекомендация-
ми Международного консультативного комитета по телеграфии и теле-
фонии (МККТТ).
В настоящее время существуют три типа модемов: акустический
модем ,внешний модем прямого включения, внутренний модемпрямого
включения.
Акустические модемы представляют собойрезиновыечашки, в
которые вставляется телефонная трубка. Сейчас модемыэтого типа
используются довольно редко, в основном из-за относительноневы-
сокой скорости передачи и приема данных,а такжеиз-заотсут-
ствия в них некоторых автоматически выполняемых функций,которые
в настоящее время стали привычными. Hаиболее шиpокоеpаспpостpа-
нение получили модемы подключаемые непосредственно к телефонной
линии. Для IBM PC совместимых компьютеровтакиемодемы выпус-
каются двух типов: внешний модем, называемый так потому,чтоон
располагается вне ПК и подключаетсякпоследовательномупорту
компьютера с помощью кабеля, и внутренниймодем, которыйпред-
ставляет собой дополнительную плату и встраивается непосредствен-
но в компьютер.
На задней панели модемов (каквнешних,так ивнутренних)
обычно расположены два унифицированных телефонныхгнезда, через
одно из которых модем соединяют с телефонной разеткой.Кдругой
розетке можно подсоединить свой телефон и передавать по одной те-
лефонной линии в режиме диалога и речевые сообщения, и данные.
Программное обеспечение, которое вы выбираете для обеспече-
ния связи, играет ключевую рольв процессеобменаинформацией
между компьютерами.
Если вы находитесь на приемномконцелинии, топрограмма
связи позволяет вам записать полученные данные надиск, вывести
их на принтер либо просто просмотретьна экране.Припередаче
данных большинство программ связи позволяет сделатьвыбор между
посылкой их из файла на диске и вводом непосредственно склавиа-
туры.
Коммуникационноепрограммноеобеспечение позволяеттакже
хранить телефонные номера, команды управлениямодемом идругие
необходимые параметры.
Обычно эти параметры постоянно хранятся в специальном спис-
ке абонентов сети , так что их не приходится вводить занововся-
кий раз, когда нужно подключиться к удаленному компьютеру.Хоро-
шо разработанная программа связи позволяет легко выбрать изэто-
го списка парамеры нужной вам удаленной системы и начатьпроцесс
установления связи.
Многие программы связи сами дают модемам команды наборано-
мера, автоответа на поступающие вызовы и т.п. Конечно,этифун-
кции выполняет сам модем, но программа обеспечивает соответствую-
щие инструкции.Например, когда программа посылает модемукоманду
соединится с определенным абонентом, модемавтоматически перес-
тает реагировать на поступающие вызовы изсети (этоаналогично
поднятию трубки телефона),ждет сигналаготовностителефонной
станции и затем начинает генерировать щелчки,
т.е. сигналы набора нужного номера.
При соединении с такой удаленной системой,какоперативная
информационная служба, вам, вероятно потребуется ответить на один
или несколько вопросов, появившихся на экране вашегоПК. Обычно
надо осуществить процедуру индетификации, которая чаще всего зак-
лючается в наборе своего имени, номера ипароля. Этоткороткий
диалог часто называется прцедурой входа в систему. Процедура вхо-
да в систему обычно используется в качестве средствазащиты ин-
формации от несанкционированного доступа, а удаленная система при
этом сохраняет запись, иначе говоря, справку о каждом обращении к
ней.
Многие программы связиобеспечиваютрежим автоматического
входа в систему. После выполнения формальностей удаленнаясмсте-
ма обычно приветствует вас и ждет следующей команды. С этогомо-
мента коммуникационная программа превращает ваш ПК ввидеотерми-
нал удаленной вычислительной системы,позволяя использоватьее
ресурсы так, как если бы вы работали непосредственно с ней.
Одним из самых распостраненных применений коммуникациияв-
ляется пересылка файлов межу ЭВМ. Этими файлами может бытьсамая
различная информация: текстовая, табличная и т.
п.
Прежде чем установить связь, необходимо задать так называе-
мые параметры связи или коммуникационные параметры,которые ме-
няются в зависимости от типов компьютеров ипрограммы связи.К
счастью, большинство программ связи позволяет запоминатьивос-
станавливать в нужный момент параметры,применяемые длясвязи.
Помимо совпадения параметров связи для передачи файлов требуется,
чтобы оба компьютера, связывающиеся друг сдругом, договорились
об общем протоколе. Протокол состоит из набора правил и описаний,
которые регулируют передачуинформации.Современные программы
связи освобождают пользователя от знаний деталей протокола.
Для борьбы с ошибками, возникающими при передачи файлов,в
большинстве современных протоколов имеютсясредства исправления
ошибок. Конкретные методы в каждомпротоколе свои,нопринци-
пиальная схема исправления ошибок одна и та же. Она заключается в
том, что передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - паке-
ты, а затем каждый принятый пакет сравнивается с посланным,что-
бы удостовериться в их адекватности. Ка ждый пакетсодержит до-
полнительный контрольный байт. Если принимающий компьютер,после
некоторых логических действий, плучит иное значениеэтого бйта,
он сделает вывод, что при пересылке пакетапроизошла ошибка,и
запросит повторение передачи этого пакета. Несмотряна то,что
такая процедура уменьшает объем полезной информации,передавемой
в еденицу времени, проверка на наличие ошибоки ихисправление
обеспечивает надежность передачи файла.
В настоящее время в некоторых программах введены более сов-
ременные сеансовые протоколы,которыеобнаруживают ошибкина
пртяжении всего сеанса связи, т.е. поддерживают надежность и точ-
ность диалога.
После того как вы закончили сеанссвязи,надо осуществить
выход из системы. Обычно система (сеть) выдает наэкран сообще-
ние, подтверждающее, что процедура выхода завершена благополучно.
Если вы прервете связь, не выйдя из системы, удаленная сис-
тема может принять ошибочное решение о том, что сеанс связипро-
должается, при этом абонентская плата за пользованиемеждугород-
ным телефоном может быть весьма высока.
Выбор модема весьма сложная системотехническая задача.Су-
ществует много стандартов и типов модемов. Кроме тогосуществуют
несовместимые модемы, использующие не одинаковую скорость переда-
чи данных, и наконец, сверх того, пользователи персональныхком-
пьютеровмогут выбирать модемы как внешнего, так и внутреннего ти-
па.
Как было сказанно выше, существует три основных типамоде-
мов, однако используются повсеместно только модемы двух типов:в
виде плат и в виде самостоятелбных устройств. Третий тип модемов:
акустические соединители (которые соединяются с телефоннойтруб-
кой и представляют собой аналог телефона), в настоящее время поч-
ти не используются из-за низкой скорости, отсутствиявозможности
набора номера и чувствительностиквнешним помехам.Основное
пpеимущество модемов, поставляемых ввиде отдельныхустройств,
заключается в том, что эти модемы могутиспользоватьсяс любым
компьютером, который имеет последовательныйпорт, иимеетряд
световых сигналов состояния, которые помогаютпользователю осу-
ществлять управление вызовом абонента. Кроме того, эти модемыне
связаны с определенным разъемом. Недостатком внешнего модема, как
было сказано ранее, являются: необходимость отдельногоисточника
питания, наличие последовательного порта уПК, а также тообстоя-
тельство, что это отдельное, легкоснимаемое, малогабаритное,до-
рогостоящее устройство.
Внутренний модем встраивается в системный (базовый) блок ПК,
не требует отдельного источника питания, незанимает последова-
тельный порт, однако он занимает слот pасшиpения, создаетдопол-
нительную нагpузку на блок питания ПК, выделяет лишнее тепло.
Функционально оба модема (внешний и внутренний) равноценны,
но внешний модем на 15-20% дороже внутреннего.
Модемы классифицируются посвоейфункциональнойскорости.
Скорость их работы измеряется в битах всекунду, хотянаиболее
распространенным является "бод". Вследствии способа передачиин-
формации для передачи каждогосимвола используетсядесятьби-
тов.Это означает, что при скорости передачи данных,составляющих
300 бит/сек (наименьшая скорость работы современного модема)ин-
формация передается со скоростью 30 символов в секунду. Может по-
казаться, что такая скоростьдостаточно велика.Действительно,
эта скорость достаточна присчитывании информации,однакоона
оказывается мала при передаче данных другим абонентам. Притакой
скорости передачи данных для пересылки 5страниц текстапотре-
буется 5 минут. При переходе к использованию модема соскоростью
1200 бит/сек время пересылки такого текста займет около минуты.
В настоящее вpемя становятся доступными наиболее быстро дей-
ствующие модемы: в настоящеевремяза приемлемуюценуможно
приобрести модемы, функционирующие соскоростью 14400бит/сек,
16800 бит/сек и модемы 28800 бит/сек, что является последним дос-
тижением сpеди пpоизводителей модемов на 1994год. Однакосле-
дует заметить, что на теppитоpии России и дpугих стpанахбывшего
СССР использованиетакихвысокоскоpостныхмодемов несколько
затpуднено из-за весьма посpедственного качествателефонных ли-
ний. Для улучшения надежности пеpедачи данных и для улучшения на-
дежности соединения двух модемов pазpаботаны pазличныепpотоколы
пеpедачи данных, котоpые позволяют относитьсяменее кpитичнок
телефонным линиям.
Другойважной характеристикой модема является режим передачи
данных. Разговор по телефону производитсяв "полностьюдуплек-
сном режиме". Вы можете прерывать беседу, вставлятьрепликиили
даже оба говорить одновременно. Наоборот радиотелефоннаясистема
позволяет в каждый момент времени говорит только одномуиздвух
беседующих абонентов. Послетого, каквызакончите говорить,
необходимо нажать на кнопку освобождения линиидля того,чтобы
услышать ответ абонента.
Основное преимущество полность дуплексного режима работы мо-
дема заключается в том, что каждый символ, введенный вами скла-
виатуры, может быть принят на другом конце линии связи - то,что
вы видите на экране, неявляетсяинформацией, непосредственёо
введенной с клавиатуры, а данными переданными наудаленный ком-
пьютер и принятыми от него. Это означает, что вы можете немедлен-
но определить, воздействовали ли помехи в линии на ту информацию,
которую вам требовалось передать. В настоящеевремя практически
все модемы работают в это режиме, однако многиепрограммы связи
имеют возможность установки "полудуплексного режима",вкотором
система не отображает на экране вашего терминаланепосредственно
переданную информацию.
В отличие отмногих другихобластейразработки вычисли-
тельных систем, имеется уже упоминаемая нами международнаяорга-
низация - Международный консультативный комитет потелеграфии и
телефонии (МККТТ) - которая устанавливаетстандарты намодемы.
Это значит, что действительно имеется реальная возможностьтого,
что ваш модем будем взаимодействовать с другими абонентами, кото-
рые находятся других частях земного шара.
МККТТявляется подразделениемМеждународной организации
стандартов (МОС). Стандарты, разрабатываемые этой организациейв
области модемов, имеют индекс "V" (например -стандартV21 для
модемов, работающих со скоростью 300 бит/сек, а стандаpт V34для
28800 бит/сек).
Кроме скорости передачи данных, каждый данный стандарт МККТТ
определяет множество других характеристик, окоторых (поскольку
стандарт разработан и существует) средний пользователь модема мо-
жет вообще ничего не знать. Эти характеристики включают такую ин-
формацию, как частота, на которой модемы осуществляют связь, спо-
соб модуляции данных в линии, описаниеситуаций, возникающихв
случае ответа модема на телефонный звонок,и томуподобное.В
действительности, при выборе модема требуется знать скоростьпе-
редачи данных и перечень действующих стандартов. И та,и другая
информация необходима потому, что в некоторых случаях модемы раз-
личных стандартов функционируют с одинаковой скоростью.
Например модемы стандартов V.29 и V.32 имеют скорость пере-
дачи данных равную 9600 бит/сек, однако они не могутсопрягаться
друг с другом, поскольку в этихмодемах используютсяразличные
системы модуляции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Э.А.Якубайтис.Информатика, электроника, сети. - М.:
Финансы и статистика, 1989.
2. К.Ги. Введение в локально-вычислительные сети. Пер. с
англ./ Под ред. Б.С.Иругова. - М.: Радио и связь, 1986.
3. А.В. Петpаков. Введение а электpонную почту. - М.: Финансы и
статистика. 1993
4. А.В. Фpолов, Г.В. Фpолов. Локальные сети пеpсональных компьютеpов.
- М.:Диалог-МИФИ