Курсовая работа (т): Високорівневе управління каналом передачі даних

Існують багато протоколів, кожен із яких орієнтований на конкретне обладнання та програмне забезпечення.

Для того щоб встановити протокол інформаційного обміну потрібно:

В папці "Панель керування" двічі клікнути на об’єкті "Мережа".

На вкладці "Конфігурація" натиснути "Добавити".

В списку вибору двічі клікнути на елементі "Протокол".

В полі списку "Виготовлювачі" обрати виготовлювача обладнання, після чого в полі списку "Мережеві протоколи" - модель протоколу і натиснути "ОК".

Мережеві служби дозволяють організувати доступ до ресурсів мережі і керувати мережею. Служби доступу до файлів і принтерів Microsoft-мереж і NetWare-мереж не можуть бути встановлені одночасно.

Встановлення мережевої служби: В папці "Панель керування" двічі клікнути на об’єкті "Мережа". На вкладці "Конфігурація" натиснути "Добавити". В списку вибору двічі клікнути на елементі "Служба". В полі списку "Виготовлювачі" обрати виготовлювача, після чого в полі списку "Мережеві служби" - службу і підтвердити вибір натисканням "ОК".

Провідним середовищем, як правило, є кабель, хоча існують мережі, що використовують для поширення сигналу радіохвилі та інфрачервоні хвилі. В кабельних мережах використовують 3 види кабелів: коаксіальний, скручену пару (рис 2.4) та оптоволоконний.

Рисунок 2.4 Скручена пара

При використанні витої пари необхідна мережева карта для кожної робочої станції. Крім цього буде потрібні концентратор (хаб) і відрізки кабелю для з'єднання робочих станцій з хабом.

Вибираючи конкретну топологію побудови однорангової мережі (шинну чи з використанням хаба), необхідно враховувати достоїнства і недоліки кожного підходу:

Мережа із шинною топологією дешевше і простіше при монтажі, але в більшій степені піддається збоям, що пов’язані з ушкодженнями кабельної системи. Для зупинки всієї ЛВС досить розриву водному кабельному сегменті.

Створення мережі типу "зірка" приводить до збільшення первісних витрат на придбання хаба і кабелю більшої довжини. При цьому витрата кабелю для однорангової мережі з топологією "зірка" не набагато більше, ніж для порівнянної з нею по розмірам мережа на коаксіальному кабелі, оскільки на прокладку її практично не впливають особливості приміщення.

На відміну від варіанта з виділеним сервером, порівняно невеликий концентратор набагато легше установити на вигідному (з погляду прокладки кабелю) місці. У цьому випадку не виникає необхідність в обхідних шляхах від сервера, розташованого в якій-небудь далекій кімнаті.

Великою перевагою цієї схеми є висока відмовостійкість, при ушкодженні кабелю від мережі відключається тільки приєднана через нього робоча станція, інші ж продовжують нормально працювати.

Рисунок 2.5 Мережевий адаптер

Мережевий адаптер - це плата, яка вставляється в слот комп’ютера і слугує інтерфейсом між комп’ютером та мережевим провідним середовищем. Зв’язок адаптера з програмним забезпеченням здійснюється через драйвер адаптера. Мережеві плати відповідають певному стандарту мережі і певному виду провідного середовища. Призначення мережевого адаптера:

Пiдготовка даних, що поступають вiд комп’ютера, для передачi по мережевому кабелю;

Передача даних iншому комп’ютеру;

Управлiння потоком даних мiж комп’ютером та кабельною системою.

Характеристика Мережевого адаптера 3ComEtherLink 10/100 Мбит/с:

Мережний інтерфейс: Галузевий стандарт EthernetIEEE 802.3 зі смугою пропускання 10 Мбіт/с CSMA/CD (10BASE-T) і зі смугою пропускання 100 Мбіт/с CSMA/CD (100BASE-T, FX), смуга пропускання 10 Мбіт/с CSMA/CD (10BASE2 і 10BASE5)

Тип кабеля і робочі відстані: Розєм АUI для підключення кабеля трансивера підтримує мережеві сегменти довжиною до 500 м.

Можливості: Підтримуються мережі Ethernet 10 Мбіт/с на основі тонкого/товстого коаксіального чи кабелю крученої пари (тільки 10/100 Combo) категорії 3, 4,5. Можливі перехід на 100 Мбит/з і застосування порту 10/100 RJ-45 для UTP категорії 5.

Задача фізичної передачі даних по лініям зв’язку

Найбільш простим випадком зв'язку двох пристроїв є їхнє безпосереднє з'єднання фізичним каналом, таке з'єднання називається зв'язком "точка - точка" (point - to - point). Механізми взаємодії пристроїв у мережі багато чого запозичили у схеми взаємодії комп'ютера з периферійними пристроями, тому почнемо розгляд принципів роботи мережі із цього "домережного" випадку

Зв’язок ЕОМ - ПП

Для обміну даними між комп'ютером і периферійним пристроєм (ПП) у комп'ютері передбачений зовнішній інтерфейс, або порт, тобто апаратні й програмні засоби та набір проводів, що з'єднують комп'ютер і периферійний пристрій, а також сукупність правил обміну інформацією.

Додаток, якому потрібно передати деякі дані на периферійний пристрій, звертається із запитом на виконання операції вводу-виводу до операційній системі. У запиті вказуються: адреса даних в оперативній пам'яті, данні що ідентифікують інформацію про периферійний пристрій й операція, яку необхідно виконати. Одержавши запит, операційна система запускає відповідний драйвер, передаючи йому як параметр адресу даних, які виводяться. Подальші дії з виконання операції вводу-виводу з боку комп'ютера реалізуються спільно з драйвером і контролером ПП. Контролери ПП приймають команди й дані від драйвера у свій внутрішній буфер, що часто називається регістром, або портом та обробляють їх.

Розподіл обов'язків між драйвером і контролером може бути різним, але найчастіше контролер підтримує набір простих команд з керування периферійним пристроєм, а драйвер визначає послідовність їхнього виконання, змушуючи периферійний пристрій робити більш складні дії за деяким алгоритмом.

Наприклад, контролер принтера може підтримувати такі елементарні команди, як "Печатка символу", "Зміна рядка", "Повернення каретки" та ін. Драйвер же принтера за допомогою цих команд організовує друкування рядків символів, поділ документа на сторінки й інші більш високорівневі операції. Для того самого контролера можна розробити різні драйвери, які за допомогою того самого набору доступних команд реалізовуватимуть різні алгоритми керування ПП.

Взаємодія двох комп'ютерів

•        Протокол - це сукупність правил, що визначають взаємодію мережних додатків одної робочої станції з відповідними мережними додатками іншої робочої станції і які описують спосіб та засоби (програмні та апаратні) виконання певного класу функцій. Іншими словами, протокол - це набір правил та засобів, за допомогою яких взаємодіють робочі станції між собою.

•        Клієнт - спеціальний програмний модуль, що виконуватиме функції формування повідомлень-запитів до вилученої машини й прийому результатів для всіх додатків.

•        Сервер-спеціалізована програма, що постійно очікує приходу запитів на вилучений доступ до файлів, розташованих на диску цього комп'ютера.

Зручною й корисною функцією клієнтської програми є здатність відрізнити запит до вилученого файлу від запиту до локального файлу. Якщо клієнтська програма вміє це робити, то додатки не мають піклуватися про те, з яким файлом вони працюють (локальним або вилученим), клієнтська програма сама розпізнає й перенаправляє (redirect) запит до вилученої машини. Звідси й назва, часто використовувана для клієнтської частини, - редиректор.

Схема взаємодії комп'ютерів

Проблеми передачі даних у мережі

Для скорочення вартості ліній зв'язку в мережах звичайно прагнуть до скорочення кількості проводів і через це використовують не паралельну передачу всіх бітів одного байта, а послідовну, побітну передачу, що вимагає всього однієї пари проводів.

Ще однією проблемою, яку потрібно вирішувати при передачі сигналів, є проблема взаємної синхронізації передавача одного комп'ютера із приймачем іншого.

Для підвищення надійності передачі даних між комп'ютерами часто використовується стандартний прийом - підрахунок контрольної суми й передача її по лініях зв'язку після кожного байта або після деякого блоку байтів.

Стандартизація в LAN

•        Комітет 802 IEEE включає такі підкомітети:

•        802.1 - Internetworking - об'єднання мереж;

•        802.2 - Logical Link Control, LLC - керування логічною передачею даних;

•        802.3 - Ethernet з методом доступу CSMA/CD;

•        802.4 - Token Bus LAN - локальні мережі з методом доступу Token Bus;

•        802.5 - Token Ring LAN - локальні мережі з методом доступу Token Ring;

•        802.6 - Metropolitan Area Network, MAN - мережі мегаполісів;

•        802.7 - Broadband Technical Advisory Group - технічна консультаційна група по широкосмугової передачи;

•        802.8 - Fiber Optic Technical Advisory Group - технічна консультаційна група по волоконно-оптичним мережам;

•        802.9 - Integrated Voice and data Networks - інтегровані мережі передачі голосу й даних;

•        802.10 - Network Security - мережна безпека;

•        802.11 - Wireless Networks - безпровідні мережі;

•        802.12 - DemandPriorityAccess LAN, 10OVG-AnyLAN - локальні мережі з методом доступу на вимогу із пріоритетами.

Метод множинного доступу з контролем несучої й виявленням конфліктів (МДКН/ВК)

Англомовна назва методу - Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD). Замість терміна множинний іноді використовують багатостанційний, а замість конфлікту відповідно зіткнення або колізія.

На початку 80-х років фірми Digital Equipment, Intel й Xerox спільно підготували й опублікували специфікації Ethernet (іменовані стандартом DIX по перших літерах назв фірм), у яких використовувався метод доступу CSMA/CD. Відповідно до цих специфікацій багато фірм розпочали виробляти мережне устаткування, тим самим, давши потужний імпульс до впровадження локальних мереж. Накопичений досвід в 1985 р. був узагальнений у міжнародному стандарті IEEE 802.3.

CSMA/CD

Метод CSMA/CD означає, що всі станції мають рівні права на використання каналу. Більшу частину часу кожна станція перебуває в стані "прослуховування" каналу, визначаючи, чи не їй призначені передані по ньому дані. Коли якійсь станції потрібно самій передати повідомлення, вона робить це, переконавшись, що канал ніким не зайнятий. Кілька станцій можуть почати передачу повідомлень одночасно. Виявивши таку ситуацію (конфлікт), що конфліктують станції, припиняють передачу й відновлюють її через інтервал часу, обумовлений випадковим чином.

МДКН/ВК є випадковим широкомовним (broadcasting) методом. Всі станції під час застосування МДКН/ВК рівноправні щодо доступу до мережі. Якщо лінія передачі даних вільна, то в ній відсутні електричні коливання, що легко розпізнається будь-якою станцією, яка бажає розпочати передачу. Така станція захоплює лінію. Будь-яка інша станція, що бажає розпочати передачу в деякий момент часу t, якщо виявляє електричні коливання в лінії, то відкладає передачу до моменту t + td, де td - випадкова затримка. Для організації цього методу доступу необхідно було розробити новий пристрій, за допомогою якого реалізуються не тільки функції доступу, але й ряд додаткових.

Трансівер - це частина мережного адаптера

Трансівер виконує такі функції:

прийом і передача даних з кабелю та на кабель;

визначення колізій на кабелі;

електрична розв'язка між кабелем й іншою частиною адаптера;

захист кабелю від некоректної роботи адаптера. Останню функцію іноді називають "контролем балакучості", що є буквальним перекладом відповідного англійського терміна (jabber control).

Алгоритм доступу за методом МДКН/ВК

Кадр даних завжди супроводжується преамбулою (preamble),що складається з 7 байт, що складаються зі значень 10101010, і 8-го байта, рівного 10101011. Преамбула потрібна для входження приймача в побітовий і побайтовий синхронізм із передавачем.

Після закінчення передачі кадру всі вузли мережі зобов'язані витримати міжкадрову технологічну паузу (IPG - Inter Packet Gap) в 9,6 мкс. Ця пауза, що називається також міжкадровим інтервалом, яка потрібна для приведення мережних адаптерів у вихідний стан, а також для запобігання монопольного захоплення середовища однією станцією.

Виявивши конфлікт, станція має сповістити про це партнера по конфлікту, пославши додатковий сигнал затору - спеціальної послідовності з 32 біт, що називається jam-сигналом.

Після чого станції мають відкласти спроби виходу в лінію на час td. - випадкова величина й визначається у такий спосіб.= r*L, де r - інтервал відстрочки, що дорівнює 512 бітовим інтервалам (величина бітового інтервалу tбита = 0,1 мкс для швидкості 10 Мбит/с), а L - будь-яке число з діапазону [0.2^N]. Тут N = 1,2,.10 - номер повторної спроби передачі даного кадру. td _{_} перебуває в межах 0.52,4 мс. Після 10-ї спроби інтервал не збільшується. Максимальна кількість спроб Nmax=16, далі кадр відкидається.

Характеристика співвідношення рівнів ЕМВВС й моделі IEEE