Лекция Как происходит передача данных
| Вид материала | Лекция |
СодержаниеПередача сигналов Устройства передачи данных Сетевой адаптер Метод коммутации Коммутация каналов Метод коммутации Структура пакета |
- 1. Источники инфекции: лесные, степные, полевые грызуны, резервуаром инфекции могут, 37.58kb.
- Лекция Проектирование базы данных, 227.73kb.
- Лекция №3 нормализация данных, 107.45kb.
- Автоматического контроля, 45.05kb.
- Курс лекций "Базы данных и субд" Ульянов В. С. Лекция. Манипулирование реляционными, 276.31kb.
- Лекция на тему: Основы организации баз данных, 393.78kb.
- 1. Виды принтеров: 1 Матричный; 2 Лазерный;3 Струйный, 625.27kb.
- Лекция №3 диаграммы потоков данных диаграммы потоков данных, 116.05kb.
- Курс лекций "Базы данных и субд" Ульянов В. С. Лекция Язык sql. Выборка данных, 168.86kb.
- Что такое кабельный модем, 376.74kb.
Лекция 4. Как происходит передача данных
Передача данных по физическим каналам подразумевает решение следующих задач:
Кодирование/декодирование данных
Как известно, данные, обрабатываемые компьютером, представляются в двоичном виде – как последовательность нулей и единиц. Однако понятия «нуль» и «единица» являются логическими понятиями, обозначающими электрические сигналы, отличающиеся друг от друга физическими параметрами. В силу различных технических причин эти сигналы не всегда могут передаваться по физическим каналам связи. Поэтому они должны быть преобразованы. Процесс преобразования сигналов, «удобных для компьютера», в сигналы, которые могут быть переданы по сети, называется физическим кодированием, а обратное преобразование – декодированием.
Способ физического кодирования определяется техническими характеристиками среды передачи. Наиболее известным и часто используемым способом является модуляция.
Наряду с модуляцией для передачи данных могут использоваться различные виды цифрового кодирования, основанные на изменении уровня напряжения или полярности электрического сигнала.
Передача сигналов
Информационные сигналы передаются по физическим линиям связи последовательно. В случае если между передающей и принимающей сторонами параллельно существует более одной линии, например, проложено несколько кабелей, то оказывается возможным одновременно (параллельно) передавать несколько сигналов.
Если эти сигналы представляют различные биты передаваемых данных, то повышается скорость информационного обмена. Если же сигналы представляют один и тот же бит данных – то повышается надежность взаимодействия.
В сетях с большой протяженностью использование параллельных каналов неоправданно дорого. В подавляющем большинстве случаев используются последовательные порты.
Важной проблемой передачи данных является проблема затухания сигналов. Проходя определенное конечное расстояние, сигналы ослабевают до такой степени, что не могут быть правильно восприняты устройствами. В связи с этим для любой физической среды передачи существует ограничение на максимальное расстояние передачи данных.
Если необходимо организовать передачу данных на расстояние, превышающее ограничение среды передачи, применяются устройства, позволяющие усиливать и восстанавливать сигналы – повторители.
Синхронизация
Для успешного декодирования непрерывный поток данных, направляемый передатчиком по физическому каналу, должен быть разделен принимающей стороной на фрагменты, соответствующие битам данных. Естественно, что такое деление не может быть произвольным, а должно быть синхронизировано с отправителем.
Устройства передачи данных
Для подключения компьютеров к среде передачи используются устройства, основными функциями которых являются физическое кодирование и декодирование данных, а также синхронизация приема и передачи.
Модем – устройство, осуществляющее физическое кодирование данных методом модуляции. Существуют различные типы модемов для подключения к сетям по разным физическим каналам, как правило, не предназначенным для построения компьютерных сетей. Так, для подключения к телефонным линиям используются телефонные модемы (или просто модемы), для подключения к кабельным каналам – кабельные модемы, для подключения по радиоканалам – радиомодемы.
К числу дополнительных функций можно отнести сжатие передаваемых данных и обнаружение и исправление ошибок с целью повышения эффективности и надежности передачи по низкокачественным каналам, например, телефонным.
Сетевой адаптер (сетевая плата) – устройство, предназначенное для подключения компьютера к высококачественным физическим каналам компьютерных сетей. Поэтому для физического кодирования передаваемых данных используются различные типы цифрового кодирования.
Метод коммутации
Одной из проблем организации передачи данных по физическим каналам связи является проблема параллельного использования одного и того же канала несколькими парами абонентов. Методы, лежащие в основе ее решения получили название методов коммутации.
В настоящее время существует два основных метода коммутации: коммутация каналов и коммутация пакетов.
Коммутация каналов предполагает, что перед началом передачи данных должна быть выполнена процедура установления соединения, в результате которой образуется составной канал. По окончании сеанса связи соединение разрывается, и канал освобождается. Классическим примером реализации коммутации каналов является телефонная связь, которая подразумевает, что абонент перед началом разговора набирает номер второго абонента, в результате чего последовательное переключение промежуточных коммутаторов позволяет образовать непрерывный канал связи между абонентами.
Метод коммутации пакетов основан на разбиении передаваемых по сети данных, рассматриваемых как последовательный поток битов, на небольшие «порции». Каждая такая «порция» передается по сети как единое целое и называется пакетом. Такой метод является очень удобным для параллельного использования физического канала несколькими парами абонентов: канал является занятым только на время прохождения пакета. Временные промежутки между передачей пакетов одним абонентам могут быть использованы другими для отправки собственных пакетов.
Структура пакета
Пакет обычно состоит из двух частей – заголовка, содержащего служебные данные, необходимые для управления доставкой пакета, и собственно данных, подлежащих передаче.
Можно выделить ряд информационных полей, которые обычно присутствуют в заголовке пакета.
- Специальные поля, предназначенные для определения границ пакета. Поскольку в физической среде могут постоянно проходить какие-то сигналы, то сетевые адаптеры должны уметь разбираться в том, когда начинается передача пакета и когда она заканчивается.
- Поле, предназначенное для определения протокола сетевого уровня, которому необходимо передать данные.
- Контрольная сумма содержимого пакета, которая позволяет принимающей стороне определить наличие ошибок в принятых данных. Принцип ее использования состоит в следующем. Сетевой адаптер отправляющего компьютера после формирования пакета вычисляет значение его контрольной суммы на основе содержимого и помещает это значение в заголовок пакета. Принимающая сторона также вычисляет контрольную сумму полученного кадра и сравнивает его со значением, помещенным в заголовке. Если они не совпадают, то это означает, что во время передачи произошла ошибка.
- Поля, предназначенные для адресации абонентов.
Существуют ограничения на максимально допустимый объем данных передаваемых в одном пакете. Характеристику, устанавливающую это пороговое значение, выраженное в байтах, обозначают аббревиатурой MTU (Maximum Transfer Unit, максимальная единица передачи данных).
Структура пакета данных