Комп'ютерні мережі. Технологія передачі даних.

В даному розділі, розглянемо найбільш істотні питання, пов'язані з функціонуванням мереж передачі даних.

Мережі передачі даних великої довжини, як правило, мають змішану структуру, щоб інформація з одного пункту мережі в інший могла увійти по декільком маршрутам. При організації мережі будь-якої конфігурації (мал. 34) відбувається сполучення комп'ютерів і засобів передачі даних в єдину систему. Кінцеве обладнання даних (КУД) – Data Terminal Equipment (DТЕ) – може бути і комп'ютером, і простим терміналом. Апаратура передачі даних (АПД) - Data Cirquit Terminal Equipment (DСЕ) - завершує лінію доступу з боку обладнання комутації даних. Комунікаційна машина (КМ) - Data Switching Exchange (DSЕ) - здійснює функції комутації даних.

Сполучення терміналу або комп'ютера з мережею вимагає відповідного обладнання (мал. 35). В поняття сполучання входять як апаратні, так і програмні засоби. В якості апаратних засобів з’єднання між комп'ютером і мережею може використовуватися інтерфейсний процесор (Ш). Для з’єднання терміналу існує термінальний інтерфейсний процесор (ТІП), що часто виконує функції мультиплексування. Про програмне забезпечення ми скажемо трохи пізніше. Під з’єднання кінцевого обладнання з мережею розуміють стик між КУД і АПД

Мал. 35. Обчислювальна мережа

функції вузлів комутації залежать від типу мережі та вибраного засобу комутації.

Термінальне та інше периферійне обладнання може бути віддаленим від комп'ютера, підключеного до мережі. В цьому випадку можуть використовуватися лінії телефонної мережі, при цьому необхідно застосування модемів як прикінцевих приладів лінії.

Якщо канал має обмежені можливості (це, як правило, саме так), а абоненти не бажають працювати по черзі, необхідно організувати паралельну роботу Наприклад, в каналі зі швидкістю 2400 біт/с можна надати роботу відразу восьми користувачам, обмеживши їх швидкість передачі до 300 біт/с. Таке ущільнення виконує мультиплексор.

У випадку надто розгалуженої мережі та наявності безлічі користувачів різних категорій крім мультиплексування потрібно вдаватися до об'єднання каналів у більші групи для передачі по широкополосним лініям (кабельним, супутниковим). Ці функції виконує концентратор (мал. 36)

Мал. 36. Схема виходу в мережу передачі даних

Найбільш повно можна використати лінію зв'язку при пакетній комутації. Найбільш відомою мережею з пакетною комутацією є американська мережа Arpanet - АКРА Computer Network, розробка якої почалася в 1968 р. Пакетна комутація можлива тільки при цифровій передачі повідомлень, коли повідомлення, що кодувалося, можна розбивати на окремі інформаційні блоки фіксованої довжини. До кожного блоку додається службовий блок, що включає адресу доставки і декілька службових символів (сигнали контролю виклику, сигнали для виправлення помилок і інше). Пакети накопичуються (запам'ятовуються) і рушають за наявності в мережі шляху проходження На думку МККТТ, елементарний пакет - це група двоїчних знаків, що включає дані та службові символи, що комутуються як єдине ціле. Контрольні сигнали і сигнали для виправлення помилок розташовуються в пакеті в суворо встановленій послідовності.

Головна перевага пакетної передачі полягає в тому, що між відправником і одержувачем не встановлюється фізичне сполучення, а пакети від різноманітних користувачів мультиплексуються і по вільним в даний момент шляхам передаються в напрямку адресата. На приймальній стороні з пакетів збираються повідомлення. Максимальний розмір пакету, наприклад, в мережі Arpanet, рівний 1024 байт (мал. 37).

Мал. 37. Маршрутизація пакетів

Комутаційний процесор (вузол) записує вхідні інформаційні пакети в пам'ять даних, де вони зберігаються до отримання підтвердження. Процесор перевіряє інформаційні пакети на наявність помилок, визначає адресу призначення і передає інформаційний пакет за наявності лінії до прикінцевого вузла.

Просування пакетів по мережі відбувається в формі "стрибків" на дільницях від одного комутаційного процесора до сусіднього. Якщо сусід приймає пакет (тобто якщо він вважає, що передача була вірна і є вільне місце в пам'яті), то він спрямовує назад квитанцію про успішну передачу пакету. Якщо квитанція не буде прийнята на протязі тайм-ауту (в мережі Arpanet це складає 125 мс), то передача пакету повторюється.

В мережі з пакетною комутацією лінії зв'язку можуть працювати з різними швидкостями передачі даних, тому на мережі лежить обов'язок погодження швидкостей. Дійсна швидкість передачі залежить від швидкості формування і передачі пакетів.

Перший крок в напрямку міжнародної стандартизації пакетної комутації був зроблений в 1976 р., коли була розроблена рекомендація МККТТ X. 25. Рекомендація встановлює спряження між мережею з пакетною комутацією і інтелектуальним терміналом, тобто між ПОД і АПД. В функції терміналу входить перетворення повідомлень користувача в пакети і навпаки, що називається процесом формування і розформування пакетів. Перші спроби створення мережі з пакетною комутацією були вжиті в Національній фізичній лабораторії в Великобританії в 1966 р., а в 1968 р. в США була почата розробка мережі з пакетною комутацією Arpanet.

Незалежно від засобу передачі інформації мережа як середовище, що зв'язує обчислювальні машини і термінали користувачів, включає концентратори, що об'єднують парціальні канали індивідуальних користувачів в загальний канал, інтерфейсні прилади, що зв'язують локальні мережі з великою мережею, прилади виходу на інші мережі; систему управління мережею і спеціальне обладнання, що забезпечує сервіс звернення до інформаційних ресурсів, несанкціонований доступ та інше.

З точки зору структури мережі як найбільш типової виявляється змішана зіркоподібна-кільцева структура, що надає мережі певну гнучкість і надійність. Вузлами мережі є мережеві комутатори. Термінали користувачів, як правило, об'єднуються з допомогою концентраторів в загальні канали і в такому вигляді підключаються до вузлів. На правах користувачів до мережі підключаються і інформаційні центри.