الصفحة الرئيسية / الملاحون / التبديل (شبكات الكمبيوتر). المحطة الطرفية: جهاز يتكون من شاشة ولوحة مفاتيح يستخدمان للاتصال بجهاز كمبيوتر. يسمى الجهاز الذي يقوم بتبديل عدة قنوات اتصال بالمحور

التبديل (شبكات الكمبيوتر). المحطة الطرفية: جهاز يتكون من شاشة ولوحة مفاتيح يستخدمان للاتصال بجهاز كمبيوتر. يسمى الجهاز الذي يقوم بتبديل عدة قنوات اتصال بالمحور

تبديل الدارات والحزم - هي طرق لحل المشكلة المعممة لتبديل البيانات في أي تقنية شبكة. تتكون الحلول التقنية المعقدة لمهام التبديل المعممة في مجملها من المشاكل الخاصة بشبكات نقل البيانات.

من خلال المشاكل الخاصة بشبكات البيانات تشمل:

تحديد التدفقات والطرق المناسبة ؛
معلمات تكوين مسار التثبيت ، وجداول أجهزة الشبكة ؛
التعرف على التدفقات ونقل البيانات بين واجهة جهاز واحد ؛
تدفقات تعدد الإرسال / إزالة تعدد الإرسال ؛
وسط الفصل.

من بين الطرق العديدة الممكنة لحل المشكلة المعممة المتمثلة في شبكات تبديل المشتركين ، تخصص طريقتان أساسيتان ، تشملان تبديل القنوات وتبديل الرزم. وبالتالي ، هناك تطبيقات تقليدية لكل تقنيات تبديل ، على سبيل المثال ، يستمر بناء شبكات الهاتف وبناؤها باستخدام تقنية تبديل الدارات وشبكات الكمبيوتر وتعتمد الغالبية العظمى على تقنية تبديل الحزمة.

لذلك ، نظرًا لتدفق المعلومات في شبكات تبديل الدارات ، يتم تبادل البيانات بين زوج من المشتركين. وفقًا لذلك ، فإن ميزة التدفق العالمي هي زوج من العناوين (أرقام الهواتف) يتواصل المشتركون مع بعضهم البعض. تتمثل إحدى ميزات الشبكات بتبديل الدارات في مفهوم القناة الأولية.

قناة ابتدائية

قناة عنصرية (أو قناة) - هي الخصائص التقنية الأساسية للشبكة بتبديل الدارات ، والتي يتم تثبيتها ضمن نوع معين من قيمة صبيب الشبكة. كل ارتباط في شبكة تبديل الدارات له سعة أساسية متعددة القنوات تم تبنيها لهذا النوع من الشبكات.

في أنظمة الهاتف التقليدية ، قيمة سرعة القناة الأولية تساوي 64 kbit / s ، وهو ما يكفي للصوت الرقمي عالي الجودة.

للحصول على صوت عالي الجودة ، يستخدم تردد تكميم سعة الاهتزازات الصوتية 8000 هرتز (فترات أخذ العينات 125 مللي ثانية). لتمثيل قياس السعة ، غالبًا ما يتم استخدام كود 8 بت ، مما يجعل تدرج 256 نغمة (من خلال قيم أخذ العينات).

في هذه الحالة ، يلزم إرسال قناة صوتية واحدة عرض النطاق الترددي 64 kbit / s:

8000 × 8 \u003d 64000 بت / ثانية أو 64 كيلوبت / ثانية.

تسمى هذه القناة الصوتية بقناة أولية شبكات الهاتف الرقمية. تتمثل إحدى ميزات شبكة تبديل الدارات في أن عرض النطاق الترددي لكل ارتباط يجب أن يكون مساويًا لعدد صحيح من القنوات الأولية.

القناة المركبة

تم إنشاء الاتصال عن طريق تبديل (اتصال) القنوات الأولية ، ويسمى a قناة مركبة.

قناة مركبة

خصائص القناة المركبة:

تتكون القناة المركبة بطولها من نفس عدد القنوات الأولية ؛
القناة المركبة لها عرض نطاق ثابت وثابت طوال طولها ؛
يتم إنشاء القناة المركبة مؤقتًا لفترة الدورة اثنين من المشتركين ؛
في الجلسة ، تدخل جميع القنوات الأساسية المضمنة في القناة المركبة في الاستخدام الحصري للمشتركين ، الذين تم إنشاء القناة المركبة من أجلهم ؛
خلال جلسة الاتصال ، يمكن للمشتركين إرسال معدل بيانات الشبكة لا يتجاوز سعة القناة المركبة ؛
البيانات المستلمة في قناة مركبة ، يتم ضمان تسليم المشترك الذي تم الاتصال به دون تأخير ، وخسائر ، وبنفس المعدل (معدل المصدر) بغض النظر عما إذا كان هناك في هذا الوقت اتصال الشبكة الأخرى أم لا ؛
بعد نهاية الجلسة ، تم الإعلان عن القنوات الأساسية التي تم تضمينها مع القناة المركبة المقابلة ، وإعادتها إلى مجموعة الموارد المخصصة للاستخدام من قبل المستخدمين الآخرين.

الاتصال مرفوض

طلبات الاتصال ليست دائما ناجحة.

إذا كان المسار بين المشتركين المتصلين والمشتركين ليس قنوات مجانية أو كان يسمى العقدة الأساسية مشغولاً ، يحدث الخلل في إعداد الاتصال.

ميزة تبديل الدارة

تهدف تقنية تبديل الدارات إلى تقليل الأحداث العرضية في الشبكة ، أي التكنولوجيا. من أجل تجنب أي عدم يقين محتمل ، يتم تنفيذ الكثير من العمل على تبادل المعلومات مقدمًا ، حتى قبل بدء نقل البيانات. أولاً ، بالنسبة إلى عنوان معين ، توفر القنوات الأساسية المطلوبة على طول الطريق من المرسل إلى المستلم. ولكن في حالة الرشقات ، فإن هذا النهج غير فعال ، لأن٪ 80 من القناة الزمنية قد تكون خاملة.

تبديل الحزمة

يتم إرسال أهم مبدأ للشبكات مع إرسال البيانات بتبديل الرزم عبر الشبكة في شكل منفصل هيكليًا عن بعضها البعض من البيانات تسمى الحزم. تحتوي كل حزمة على رأس ، يحتوي على عنوان الوجهة ، ومعلومات داعمة أخرى (طول حقل البيانات ، ومجموع اختباري ، وغيرها) ، وتستخدم للتسليم إلى المرسل إليه من الحزمة.

يعد وجود عنوان في كل حزمة أحد أهم ميزات تقنية تبديل الحزمة ، حيث يمكن معالجة كل حزمة بشكل مستقل عن حزم التبديل الأخرى التي تشكل حركة مرور الشبكة. بالإضافة إلى العنوان الموجود في الحزمة ، قد يكون هناك حقل إضافي واحد يتم وضعه في نهاية الحزمة وما يسمى بالمقطورة. عادةً ما يتم وضع المجموع الاختباري في المقطورة ، مما يسمح لك بالتحقق مما إذا كانت المعلومات قد تعرضت للتلف أثناء الإرسال عبر الشبكة أم لا.

تقسيم البيانات إلى حزم

يتم تقسيم البيانات إلى حزم على عدة مراحل. تنشئ عقدة مرسل السلسلة بيانات الإرسال ، والتي تنقسم إلى أجزاء متساوية. بعد ذلك يحدث تشكيل الحزمة عن طريق إضافة رأس علوي. والمرحلة الأخيرة هي الحزم المجمعة في الرسالة الأصلية إلى العقدة الوجهة.

تقسيم البيانات إلى حزم

نقل البيانات عبر الشبكة كحزمة

شبكة نقل الحزمة

كما هو الحال في شبكات تبديل الدوائر ، يتم تحديد شبكات تبديل الحزمة ، لكل من التدفقات يدويًا أو تلقائيًا التوجيه الثابت في الجداول المخزنة لمفاتيح التبديل. تتم معالجة الحزم التي تدخل المحول وإرسالها في مسار معين

يؤدي عدم اليقين والحركة غير المتزامنة للبيانات في شبكات تبديل الرزم إلى متطلبات خاصة على المحولات في هذه الشبكات.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين مفتاح الحزمة للمفاتيح في شبكات تبديل الدارات في أن لديهم ذاكرة تخزين مؤقت داخلية لتخزين الحزم مؤقتًا. تحتاج مخازن التبديل المؤقتة إلى تنسيق معدلات البيانات في روابط الاتصال المتصلة بواجهاتها ، بالإضافة إلى مواءمة معدل وصول الحزم مع سرعة التبديل الخاصة بها.

طرق نقل الطرود

يمكن أن يعمل المفتاح على أساس إحدى الطرق الثلاث لترويج الحزم:

انتقال مخطط البيانات
تحويل لإنشاء اتصال منطقي ؛
التحويل إلى إنشاء قناة افتراضية.

انتقال مخطط البيانات

نقل مخطط البيانات طريقة تعتمد على ترويج الحزمة بشكل مستقل عن بعضها البعض. يتم تحديد إجراء معالجة الحزمة فقط من خلال قيم المعلمات التي يحملها ، والحالة الحالية للشبكة. وتعتبر كل شبكة حزمة على أنها وحدة نقل مستقلة تمامًا - مخطط بيانات.

مبدأ حزمة مخطط البيانات التوضيحي

نقل لتأسيس اتصال منطقي

يُطلق على الإجراء الخاص بمواءمة العقدتين النهائيتين لشبكة لبعض معلمات عملية تبادل الرزم إنشاء اتصال منطقي. يتم التفاوض على الخيارات بواسطة العقدتين المتفاعلتين ، والتي تسمى معلمات الاتصال المنطقية.

قناة افتراضية

المسار الثابت الوحيد المبطّن مسبقًا الذي يربط العقد الطرفية بشبكة تبديل الحزمة ، يشار إليها على أنها قناة افتراضية (دائرة افتراضية أو قناة افتراضية). تم وضع القنوات الافتراضية لتدفق المعلومات بشكل مستدام. من أجل عزل تدفق البيانات من إجمالي تدفق حركة المرور لكل حزمة يتم تمييزها بنوع خاص من اللافتة - الملصق. كما هو الحال مع إنشاء اتصالات شبكة منطقية ، تبدأ القناة الافتراضية بحشية من العقدة المصدر حزمة خاصة - طلب الاتصال.

تختلف شبكات تبديل الجدول التي تستخدم القنوات الافتراضية عن جدول التبديل في شبكات مخطط البيانات. يحتوي على إدخالات تمر فقط من خلال قنوات التبديل الافتراضية ، وليس كل عنوان الوجهة المحتمل ، كما هو الحال في الشبكات التي تحتوي على خوارزمية نقل مخطط البيانات.

مقارنة بدائرة التبديل والحزمة

تبديل القنوات	تبديل الحزمة
يجب عليك أولاً إنشاء اتصال	لا توجد مرحلة من إنشاء اتصال (طريقة مخطط البيانات)
الموقع مطلوب فقط عند إنشاء اتصال	يتم إرسال العنوان ومعلومات الخدمة الأخرى مع كل حزمة
قد ترفض الشبكة الاتصال بالمشترك	الشبكة جاهزة دائمًا لاستقبال البيانات من المشترك
عرض النطاق الترددي المضمون (النطاق الترددي) للمشتركين المتفاعلين	عرض النطاق الترددي للشبكة للمستخدمين غير معروف ، وتأخيرات الإرسال عشوائية
يتم نقل حركة المرور في الوقت الحقيقي دون تأخير	تُستخدم موارد الشبكة بشكل فعال عند إرسال حركة مرور متقطعة
موثوقية نقل عالية	احتمال فقدان البيانات بسبب تجاوز سعة المخزن المؤقت
الاستخدام غير العقلاني لسعة القناة ، مما يقلل من الكفاءة الإجمالية للشبكة	التخصيص التلقائي لعرض النطاق الترددي الديناميكي لقناة مادية بين المشتركين

المحاضرة رقم 8

خصائص قنوات المعلومات

يمكن أيضًا تمييز قناة المعلومات بثلاث معلمات مقابلة: تي إلى عرض النطاق الترددي للترددات التي تمر بها القناةو كو مدى ديناميكي قناةد ك تميز قدرتها على نقل مستويات إشارة مختلفة.

القيمة سعة قناة.

يمكن إرسال الإشارات غير المشوهة فقط بشرط أن حجم الإشارة "يناسب" سعة القناة.

لذلك ، فإن الشرط العام لمطابقة الإشارة مع قناة إرسال المعلومات تحدده العلاقة

ومع ذلك ، فإن النسبة تعبر عن شرط ضروري ولكنه غير كاف لمطابقة الإشارة مع القناة. الشرط الكافي هو الاتفاق على جميع المعلمات:

بالنسبة لقناة المعلومات ، تُستخدم المصطلحات التالية: سرعة إدخال المعلومات وسرعة نقل المعلومات وعرض النطاق الترددي للقناة.

تحت سرعة إدخال المعلومات (تدفق المعلومات) أنا ( X ) فهم متوسط \u200b\u200bكمية المعلومات التي يتم إدخالها من مصدر الرسائل إلى قناة المعلومات لكل وحدة زمنية. يتم تحديد هذه الخاصية المميزة لمصدر الرسالة فقط من خلال الخصائص الإحصائية للرسائل.

معدل نقل المعلومات أنا ( ض , ص ) - متوسط \u200b\u200bكمية المعلومات المنقولة عبر القناة لكل وحدة زمنية. يعتمد ذلك على الخصائص الإحصائية للإشارة المرسلة وعلى خصائص القناة.

الصبيب ج - أعلى معدل نقل معلومات يمكن تحقيقه نظريًا لقناة معينة. هذه استجابة قناة وهي مستقلة عن إحصائيات الإشارة.

يتم تحديد عرض النطاق الترددي لقناة المعلومات بواسطة معلمتين: عمق البت والتردد. يتناسب مع منتجهم.

عمق البت هو الحد الأقصى من المعلومات التي يمكن وضعها في نفس الوقت في القناة.

تكرر يوضح عدد المرات التي يمكن فيها وضع المعلومات في القناة خلال وحدة زمنية.

عمق البت لقناة البريد ضخم. لذا ، عند الإرسال عبر البريد ، على سبيل المثال ، قرص ليزر ، يمكنك في نفس الوقت وضع أكثر من 600 ميغا بايت من المعلومات في القناة. في الوقت نفسه ، يكون تردد قناة البريد منخفضًا جدًا - لا يحدث مصادرة البريد من الصناديق أكثر من خمس مرات في اليوم.

قناة المعلومات الهاتفية ذات بت واحد: في نفس الوقت ، يمكن إرسال إما واحد (تيار ، نبضة) أو صفر عبر سلك الهاتف. يمكن أن يصل تردد هذه القناة إلى عشرات ومئات الآلاف من الدورات في الثانية. تسمح خاصية شبكة الهاتف هذه باستخدامها للاتصال بين أجهزة الكمبيوتر.

من أجل الاستخدام الأكثر كفاءة لقناة المعلومات ، من الضروري اتخاذ تدابير لضمان أن يكون معدل نقل المعلومات أقرب ما يمكن إلى سعة القناة. في الوقت نفسه ، يجب ألا تتجاوز سرعة إدخال المعلومات سعة القناة ، وإلا فلن يتم إرسال جميع المعلومات عبر القناة.

هذا هو الشرط الرئيسي للتسوية الديناميكية لمصدر الرسالة وقناة المعلومات.

تتمثل إحدى القضايا الرئيسية في نظرية إرسال المعلومات في تحديد اعتماد معدل إرسال المعلومات وعرض النطاق الترددي على معلمات القناة وخصائص الإشارات والتداخل. تم التحقيق في هذه الأسئلة بعمق من قبل K. Shannon.

1. طرق زيادة المناعة ضد الضوضاء

أساس جميع طرق زيادة مناعة الضوضاء لأنظمة المعلومات هو استخدام بعض الاختلافات بين الإشارة المفيدة والتداخل. لذلك ، لمكافحة التداخل ، يلزم توفير معلومات مسبقة عن خصائص التداخل والإشارة.

حاليًا ، من المعروف أن عددًا كبيرًا من الطرق تعمل على تحسين مناعة الأنظمة ضد الضوضاء. يمكن تقسيم هذه الطرق بسهولة إلى مجموعتين.

أنا مجموعة - بناءً على اختيار طريقة إرسال الرسائل.

II مجموعة - مرتبطة ببناء مستقبلات محصنة ضد الضوضاء.

طريقة بسيطة وتطبيقية لزيادة مناعة الضوضاء زيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء عن طريق زيادة قوة جهاز الإرسال. لكن هذه الطريقة قد لا تكون مجدية اقتصاديًا ، لأنها مرتبطة بزيادة كبيرة في تعقيد وتكلفة المعدات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الزيادة في قدرة الإرسال مصحوبة بزيادة في تأثير التداخل لهذه القناة على الآخرين.

طريقة مهمة لتحسين مناعة الضوضاء لنقل الإشارات المستمر الاختيار العقلاني لنوع التعديل إشارات. باستخدام أنواع التشكيل التي توفر توسعًا كبيرًا في عرض نطاق الإشارة ، من الممكن تحقيق زيادة كبيرة في مناعة ضوضاء الإرسال.

طريقة جذرية لزيادة مناعة الضوضاء لنقل الإشارات المنفصلة هي استخدام رموز خاصة لمكافحة التشويش ... في هذه الحالة ، هناك طريقتان لزيادة مناعة الكود ضد الضوضاء:

1. اختيار طرق الإرسال التي توفر احتمالية أقل لتشويه الشفرة ؛

2. زيادة خصائص تصحيح مجموعات التعليمات البرمجية. يرتبط هذا المسار باستخدام الرموز التي تسمح لك باكتشاف وإزالة التشوهات في مجموعات التعليمات البرمجية. ترتبط طريقة التشفير هذه بإدخال رموز إضافية وفائضة في الشفرة ، مصحوبة بزيادة في وقت الإرسال أو تردد إرسال رموز الشفرة.

يمكن أيضًا تحسين مناعة ضوضاء الإرسال عن طريق إعادة إرسال نفس الرسالة. على الجانب المستلم ، تتم مقارنة الرسائل المستلمة ويتم قبول الرسائل التي تحتوي على أكبر عدد من التطابقات على أنها صحيحة. للقضاء على عدم اليقين في معالجة المعلومات الواردة ولضمان الاختيار بمعيار الأغلبية ، يجب تكرار الرسالة ثلاث مرات على الأقل. ترتبط طريقة زيادة المناعة ضد الضوضاء بزيادة وقت الإرسال.

يتم تقسيم الأنظمة مع تكرار إرسال المعلومات المنفصلة إلى أنظمة ذات تجميع جماعي ، حيث يتم إجراء المقارنة من خلال مجموعات التعليمات البرمجية ، وإلى أنظمة مع تجميع رمز تلو الآخر ، حيث يتم إجراء المقارنة بواسطة رموز مجموعات التعليمات البرمجية. يعد التحقق حرفًا بحرف أكثر فعالية من فحص المجموعة.

أحد أنواع الأنظمة التي يتم فيها تحقيق زيادة في المناعة ضد الضوضاء عن طريق زيادة وقت الإرسال هو أنظمة التغذية المرتدة. في حالة وجود تشوهات في الرسائل المرسلة ، فإن المعلومات التي تصل عبر القناة العكسية توفر تكرارا للإرسال. يؤدي وجود قناة عودة إلى تعقيد النظام. ومع ذلك ، على عكس الأنظمة ذات تكرار الإرسال في الأنظمة ذات التغذية الراجعة ، لن يحدث تكرار الإرسال إلا إذا تم اكتشاف تشوهات في الإشارة المرسلة ، أي التكرار الكلي أقل.

استقبال التدخل المناعي يتمثل في استخدام التكرار ، بالإضافة إلى معلومات أولية حول الإشارات والتداخل لحل مشكلة الاستقبال بالطريقة المثلى: اكتشاف الإشارة أو اختلافات الإشارة أو استعادة الرسائل. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام جهاز نظرية القرارات الإحصائية على نطاق واسع لتوليف المستقبلات المثلى.

تنخفض أخطاء المستقبل بزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند دخل المستقبل. في هذا الصدد ، غالبًا ما يتم إجراء المعالجة المسبقة للإشارة المستقبلة من أجل زيادة نسبة المكون المفيد إلى التداخل. تتضمن طرق المعالجة المسبقة للإشارة طريقة SHOW (مزيج من مضخم النطاق العريض ومحدد ومضخم ضيق النطاق) ، واختيار مدة الإشارة ، وطريقة تعويض التداخل ، وطريقة الترشيح ، وطريقة الارتباط ، وطريقة التراكم ، إلخ.

2. عصري الوسائل التقنية معدات تبادل البيانات وتشكيل القنوات

يمكن أن يكون جهاز الاستقبال جهاز كمبيوتر أو محطة طرفية أو جهازًا رقميًا.

لضمان نقل المعلومات من جهاز كمبيوتر إلى اتصال

يمكن أن يكون هذا ملف قاعدة بيانات أو جدول أو استجابة استعلام أو نص أو صورة.

تستخدم لنقل الرسائل في شبكات الكمبيوتر أنواع مختلفة قنوات الاتصال. الأكثر شيوعًا هي القنوات الهاتفية المخصصة والقنوات الخاصة لنقل المعلومات الرقمية. كما يتم استخدام قنوات الراديو وقنوات الاتصال عبر الأقمار الصناعية.

تقف الشبكات المحلية منفصلة في هذا الصدد ، حيث يتم استخدام الأسلاك المزدوجة المجدولة والكابلات المحورية وكابلات الألياف الضوئية كوسيط نقل.

لضمان نقل المعلومات من الكمبيوتر إلى بيئة الاتصال ، من الضروري تنسيق إشارات الواجهة الداخلية للكمبيوتر مع معلمات الإشارات المرسلة عبر قنوات الاتصال. في هذه الحالة ، يجب إجراء كل من المطابقة المادية (شكل وسعة ومدة الإشارة) ومطابقة الشفرة.

يتم استدعاء الأجهزة التقنية التي تؤدي وظائف توصيل أجهزة الكمبيوتر بقنوات الاتصال محولاتأو محولات الشبكة... محول واحد لتوفير الاتصال بجهاز كمبيوتر لقناة اتصال واحدة. بالإضافة إلى المحولات أحادية القناة ، تُستخدم أيضًا الأجهزة متعددة القنوات - معددات إرسال البياناتأو ببساطة معددات الإرسال.

معدد إرسال البيانات - جهاز لتوصيل الكمبيوتر بعدة قنوات اتصال.

تم استخدام معددات إرسال البيانات في أنظمة المعالجة عن بعد - وهي الخطوة الأولى نحو إنشاء شبكات الكمبيوتر. في وقت لاحق ، عندما ظهرت شبكات ذات تكوين معقد وعدد كبير من أنظمة المشتركين ، بدأ استخدام معالجات اتصالات خاصة لتنفيذ وظائف الواجهة.

كما ذكرنا سابقًا ، من أجل نقل المعلومات الرقمية عبر قناة اتصال ، من الضروري تحويل تدفق البتات إلى قنوات تمثيلية ، وعند تلقي المعلومات من قناة الاتصال إلى الكمبيوتر ، قم بتنفيذ الإجراء المعاكس - تحويل الإشارات التناظرية إلى تدفق بت يمكن للكمبيوتر معالجته. يتم تنفيذ هذه التحولات بواسطة جهاز خاص - مودم.

مودم- جهاز يقوم بالتعديل وإزالة التشكيل لإشارات المعلومات عندما يتم إرسالها من جهاز كمبيوتر إلى قناة اتصال وعندما يتم استقبالها في الكمبيوتر من قناة اتصال.

أغلى مكون في شبكة الكمبيوتر هو قناة الاتصال. لذلك ، عند بناء عدد من شبكات الكمبيوتر ، يحاولون التوفير في قنوات الاتصال عن طريق تحويل العديد من قنوات الاتصال الداخلية إلى واحدة خارجية. لأداء وظائف التبديل ، يتم استخدام أجهزة خاصة - المحاور.

مكثف - جهاز يقوم بتبديل عدة قنوات اتصال إلى واحدة عن طريق تقسيم التردد.

في شبكة LAN ، حيث يكون وسيط النقل المادي عبارة عن كابل بطول محدود ، يتم استخدام أجهزة خاصة لزيادة طول الشبكة - الراسبون.

مكرر - جهاز يضمن الحفاظ على شكل وسعة الإشارة عند إرسالها إلى مسافة أكبر من تلك التي يوفرها هذا النوع من وسائط النقل المادي.

هناك أجهزة إعادة إرسال محلية وبعيدة. محلي تسمح لك أجهزة إعادة الإرسال بتوصيل أجزاء الشبكة الموجودة على مسافة تصل إلى 50 مترًا ، و التحكم عن بعد - حتى 2000 م.

أكثر أنواع هياكل الشبكات شيوعًا هي:

شبكة خطية... يحتوي على عقدتين طائفيتين فقط ، وأي عدد من العقد الوسيطة ، وله مسار واحد فقط بين أي عقدتين.

شبكة الرنين. شبكة يتصل فيها فرعين وفرعين فقط بكل عقدة.

شبكة شجرة... شبكة تحتوي على أكثر من عقدتين طائفيتين وعقدتين وسيطتين على الأقل ، وفيها يوجد مسار واحد فقط بين عقدتين.

شبكة ستار. شبكة بها مضيف ذكي واحد فقط.

الشبكة التشعبية... شبكة تحتوي على عقدتين على الأقل بينهما مساران أو أكثر.

شبكة متصلة بالكامل. شبكة لها فرع بين أي عقدتين. أهم ما يميز شبكة الكمبيوتر هو بنيتها.

هندسة الشبكات هي البنية المطبقة لشبكة نقل البيانات التي تحددها طوبولوجيا ، تكوين الأجهزة و قواعد تفاعلهم في الشبكة... في إطار بنية الشبكة ، يتم النظر في قضايا تشفير المعلومات ، والعنونة والإرسال ، والتحكم في تدفق الرسائل ، والتحكم في الأخطاء ، وتحليل تشغيل الشبكة في حالات الطوارئ ومع تدهور الأداء.

البنى الأكثر شيوعًا هي:

إيثرنت (م. الأثير - البث) - شبكة البث. هذا يعني أن جميع المحطات على الشبكة يمكنها استقبال جميع الرسائل. الطوبولوجيا - خطية أو على شكل نجمة. معدل نقل البيانات 10 أو 100 ميجابت في الثانية.
Arcnet (الموارد المرفقة شبكة الكمبيوتر - شبكة الكمبيوتر من الموارد المتصلة) - شبكة البث. الطوبولوجيا الفيزيائية عبارة عن شجرة. معدل نقل البيانات 2.5 ميجابت في الثانية.
حلقة رمزية (شبكة حلقة الترحيل ، شبكة نقل الرموز) - شبكة حلقية يعتمد فيها مبدأ نقل البيانات على حقيقة أن كل عقدة في الحلقة تتوقع وصول تسلسل فريد قصير من البتات - علامة - من العقدة السابقة المجاورة. يشير وصول الرمز المميز إلى أنه من الممكن إرسال رسالة من هذه العقدة إلى أسفل المصب. معدل نقل البيانات 4 أو 16 ميجابت في الثانية.
FDDI (الألياف الموزعة واجهة البيانات) - هندسة الشبكة لنقل البيانات عالية السرعة عبر خطوط الألياف البصرية. سرعة الإرسال 100 ميجابت في الثانية. الهيكل - حلقة مزدوجة أو مختلطة (بما في ذلك الشبكات الفرعية للنجمة أو الشجرة) الحد الأقصى لعدد المحطات في الشبكة 1000 محطة. تكلفة عالية جدًا للمعدات.
ماكينة الصراف الآلي (وضع النقل غير المتزامن) هي بنية واعدة لا تزال باهظة الثمن توفر نقل البيانات الرقمية ومعلومات الفيديو والصوت عبر نفس الخطوط. معدلات نقل تصل إلى 2.5 جيجابت في الثانية. خطوط الاتصال البصري.

أجهزة شبكة الكمبيوتر.

1. أجهزة الكمبيوتر.

2. أجهزة لتوصيل الكمبيوتر بقناة اتصال ؛

3. قنوات الاتصال

4. الأجهزة التي تربط (تبديل) قنوات الاتصال

5. الأجهزة التي تربط الشبكات المحلية.

أجهزة واجهة الكمبيوتر مع قناة اتصال

لضمان نقل المعلومات من الكمبيوتر إلى بيئة الاتصال ، من الضروري تنسيق إشارات الواجهة الداخلية للكمبيوتر مع معلمات الإشارات المرسلة عبر قنوات الاتصال.

يسمى الجهاز الفني الذي يؤدي وظائف توصيل الكمبيوتر بقناة اتصال مشترك كهربائي ، أو محول الشبكة. يوفر أحد المحولات إمكانية الاتصال بجهاز كمبيوتر لقناة اتصال واحدة.
بالإضافة إلى المحولات أحادية القناة ، يتم استخدام أجهزة واجهة متعددة القنوات - معددات الإرسال. معددات - جهاز لربط EV مع عدة قنوات اتصال.
لنقل المعلومات الرقمية ، من الضروري تحويل تدفق البتات إلى إشارة تمثيلية. وعند الاستلام ، قم بإجراء التحويل العكسي. يتم إجراء هذه التحويلات بواسطة المودم. مودم - جهاز يقوم بالتعديل وإزالة التشكيل لإشارات المعلومات عندما يتم إرسالها من جهاز كمبيوتر إلى قناة اتصال وعندما يتم استقبالها في الكمبيوتر من قناة اتصال.

كبلات الشبكة

(متحد المحور ، تتكون من موصلين متحد المركزين معزولين عن بعضهما البعض ، والذي يشبه الأنبوب الخارجي ؛
الألياف البصرية ;
الكابلات على أزواج ملتوية يتكون من سلكين متشابكين مع بعضهما البعض ، إلخ).

أجهزة تربط (تبديل) قنوات الاتصال

أغلى مكون للطائرات هو قناة الاتصال. لذلك ، عند بناء شبكات الكمبيوتر ، يحاولون التوفير في قنوات الاتصال عن طريق تحويل عدة قنوات اتصال داخلية إلى أخرى خارجية. لأداء وظيفة التبديل ، يتم استخدام أجهزة خاصة - لوحات الوصل.

المحاور (المحاور) و تبديل المحاور (مفاتيح) توسيع القدرات الطوبولوجية والوظيفية وعالية السرعة لشبكات الكمبيوتر. يسمح المحور مع مجموعة من المنافذ من أنواع مختلفة الجمع بين أجزاء الشبكة وأنظمة الكابلات المختلفة ... يمكن توصيل منفذ لوحة الوصل إما بعقدة شبكة منفصلة أو محور أو مقطع كبل آخر.
في شبكة LAN حيث يكون وسيط الإرسال عبارة عن كبل ذي طول محدود ، يتم استخدام أجهزة خاصة لزيادة طول الشبكة - أجهزة إعادة الإرسال. مكرر - جهاز يضمن الحفاظ على شكل الإشارة واتساعها عند إرسالها عبر مسافة أكبر من تلك التي يوفرها هذا النوع من وسائط النقل المادي. يقوم مكرر محلي بتوصيل أجزاء الشبكة حتى 50 مترًا ومكرر بعيد يصل إلى 2000 متر.

روابط الشبكات المحلية

للاتصال بالشبكات المحلية ، يتم استخدام الأجهزة التالية ، والتي تختلف في الغرض والقدرات:

· جسر (م. جسر) - يربط شبكتين محليتين. ينقل البيانات بين الشبكات في شكل دفعي دون إجراء أي تغييرات فيها... يمكن الجسور حزم التصفية، وحماية الشبكة بأكملها من تدفقات البيانات المحلية والسماح فقط لتلك البيانات المخصصة لقطاعات الشبكة الأخرى.

· جهاز التوجيه (م. جهاز التوجيه) يجمع بين الشبكات وبروتوكول مشترك بشكل أكثر كفاءة من التجسير. فهو يسمح ، على سبيل المثال ، بتقسيم الرسائل الكبيرة إلى أجزاء أصغر ، وبالتالي ضمان تفاعل الشبكات المحلية مع أحجام حزم مختلفة.

يمكن لجهاز التوجيه إعادة توجيه الحزم إلى عنوان محدد (تقوم الجسور فقط بتصفية الحزم غير المرغوب فيها) واختيار أفضل مسار لتمرير الحزمة وغير ذلك الكثير. أكثر صعوبة و المزيد من الشبكةكلما زادت الفائدة من استخدام أجهزة التوجيه.

· جهاز التوجيه الجسور (م. مفكك) عبارة عن مزيج من جسر وجهاز توجيه يحاول أولاً التوجيه حيثما كان ذلك ممكنًا ، وبعد ذلك ، إذا فشل ، يتحول إلى وضع الجسر.

· بوابة (م. بوابة) ، على عكس الجسر ، يستخدم في الحالات التي يكون فيها للشبكات المتصلة مختلف بروتوكولات الشبكة ... يتم تحويل الرسالة التي تصل إلى البوابة من إحدى الشبكات إلى رسالة أخرى تلبي متطلبات الشبكة التالية. بهذه الطريقة ، تقوم البوابات بأكثر من مجرد توصيل الشبكات ، ولكنها تسمح لها بالعمل كشبكة واحدة.

بروتوكولات الشبكات

الأقسام المنفصلة للإنترنت عبارة عن شبكات ذات بنى مختلفة ، وهي متصلة ببعضها البعض باستخدام أجهزة التوجيه. يتم تقسيم البيانات المرسلة إلى أجزاء صغيرة تسمى الحزم. تنتقل كل حزمة عبر الشبكة بشكل مستقل عن الحزم الأخرى.

للتغلب عليها عدم توافق الواجهة أجهزة كمبيوتر فردية تطوير معايير خاصة تسمى بروتوكولات الاتصال.

بروتوكول الاتصالات هي مجموعة متفق عليها من القواعد المحددة لتبادل المعلومات بين أجهزة نقل البيانات المختلفة. تتوفر البروتوكولات لمعدل البث بالباود وتنسيقات البيانات والتحكم في الأخطاء والمزيد.

يتم تبديل الشبكات الموجودة على الإنترنت مع بعضها البعض بشكل غير مقيد (أي متصلة) ، لأن جميع أجهزة الكمبيوتر المشاركة في نقل البيانات تستخدم بروتوكول اتصال TCP / IP واحد (اقرأ "ti-si-pi / ai-pi").

في الواقع ، TCP / IP هما بروتوكولان مختلفان يحددان جوانب مختلفة لاتصالات الشبكة:

tCP (بروتوكول التحكم في الإرسال) هو بروتوكول للتحكم في نقل البيانات يستخدم إعادة الإرسال التلقائي للحزم التي تحتوي على أخطاء ؛ هذا البروتوكول مسؤول عن تقسيم المعلومات المرسلة إلى حزم واستعادة المعلومات بشكل صحيح من حزم المستلم ؛
بروتوكول الإنترنت (IP) هو بروتوكول عمل عبر الإنترنت مسؤول عن العنونة والسماح للحزمة بالسفر عبر شبكات متعددة في طريقها إلى وجهتها النهائية.

مخطط نقل المعلومات عبر بروتوكول TCP / IP هو كما يلي: بروتوكول ТСР يقسم المعلومات إلى حزم وأرقام جميع الحزم ؛ ثم ، باستخدام بروتوكول IP ، يتم إرسال جميع الحزم إلى المستلم ، حيث يتم التحقق من استلام جميع الحزم باستخدام بروتوكول TCP ؛ بعد استلام جميع الحزم ، يضعها بروتوكول TCP بالترتيب الصحيح ويجمعها في كل واحد.

أعلاه ، ناقشنا معك أن الإنترنت يتكون من عدد كبير من أجهزة الكمبيوتر ، بعضها لا يمكن توصيله إلا لفترة ، بينما يمتلك البعض الآخر عنوان IP دائم للشبكة (مضيف). الفرق بين الشبكة والشبكة العنكبوتية العالمية هو أن الشبكة التي تم تثبيتها عليها فقط تؤخذ كنقطة مرجعية. برنامج خاص لدعم خادم WWW. في أغلب الأحيان ، يُطلق على هذا الكمبيوتر اسم "الخادم".

كيف تجد الحزمة المتلقي?

كل كمبيوتر متصل بالإنترنت له عنوانان متكافئان فريدان: عنوان IP رقمي وعنوان مجال رمزي. يتم تخصيص العناوين وفقًا للمخطط التالي: يصدر مركز معلومات الشبكة التابع للمنظمة الدولية مجموعات عناوين لأصحاب الشبكات المحلية ، ويقوم الأخير بتعيين عناوين محددة وفقًا لتقديرهم.

يبلغ طول عنوان IP للكمبيوتر 4 بايت. عادةً ما يحدد البايتان الأول والثاني عنوان الشبكة ، ويحدد البايت الثالث عنوان الشبكة الفرعية والرابع عنوان الشبكة الفرعية للكمبيوتر. للراحة ، تمت كتابة عنوان IP في شكل أربعة أرقام بقيم من 0 إلى 255 ، مفصولة بنقاط ، على سبيل المثال: 145.37.5.150. عنوان الشبكة - 145.37 ؛ عنوان الشبكة الفرعية - 5 ؛ عنوان الشبكة الفرعية للكمبيوتر هو 150.

الإنترنت

المحاورون. كقاعدة عامة ، في الشبكات العامة ، من المستحيل تزويد كل زوج من المشتركين بخط الاتصال المادي الخاص بهم ، والذي يمكنهم احتكاره واستخدامه في أي وقت. لذلك ، تستخدم الشبكة دائمًا نوعًا من طريقة تبديل المشترك ، والتي تضمن تقسيم القنوات المادية المتاحة بين عدة جلسات اتصال وبين مشتركي الشبكة.

التبديل في شبكات الهاتف بالمدن

شبكة الهاتف في المدينة عبارة عن مجموعة من هياكل الخطوط والمحطات. تسمى الشبكة التي تحتوي على PBX واحدة غير مخصصة. تتكون الهياكل الخطية لهذه الشبكة من خطوط المشتركين فقط. القيمة النموذجية لسعة هذه الشبكة هي 8-10 آلاف مشترك. مع السعات الكبيرة ، بسبب الزيادة الحادة في طول AL ، يُنصح بالتبديل إلى إنشاء شبكة مخصصة. في هذه الحالة ، يتم تقسيم أراضي المدينة إلى مناطق ، يتم في كل منها بناء مقسم هاتف أوتوماتيكي واحد (RATS) ، والذي يرتبط به المشتركون في هذه المنطقة. يتم توصيل المشتركين في منطقة واحدة من خلال RATS واحد ، والمشتركين من PATC مختلفة - من خلال اثنين. يتم ربط RATS ببعضها البعض عن طريق ربط الخطوط في الحالة العامة وفقًا لمبدأ "كل إلى كل". العدد الإجمالي للحزم بين RATS يساوي عدد RATS / 2. مع زيادة سعة الشبكة ، بدأ عدد الخطوط الرئيسية التي تربط مراكز الاتصالات السلكية واللاسلكية (PATCs) ببعضها البعض وفقًا لمبدأ "كل منها" في النمو بشكل حاد ، مما يؤدي إلى زيادة مفرطة في استهلاك الكابلات وتكاليف الاتصال. لذلك ، مع سعة الشبكة التي تزيد عن 80 ألف مشترك ، يتم استخدام عقدة تبديل إضافية. في مثل هذه الشبكة ، يتم إجراء الاتصال بين التبادلات الهاتفية التلقائية للمناطق المختلفة من خلال عقد الرسالة الواردة (UMC) ، والاتصال داخل المنطقة العقدية (يتم تنفيذ UR وفقًا لمبدأ "كل مع كل" أو من خلال UMC الخاص بها.

طرق نقل المعلومات الرقمية

يتم إرسال البيانات الرقمية على الموصل عن طريق تغيير الجهد الحالي: لا يوجد جهد - "O" ، يوجد جهد - "1". هناك طريقتان لنقل المعلومات عبر وسيط نقل مادي: رقمي وتناظري.

ملاحظات: 1. إذا كان جميع المشتركين في شبكة الكمبيوتر يرسلون البيانات عبر قناة على نفس التردد ، فإن هذه القناة تسمى النطاق الضيق (يمر بتردد واحد).

2. إذا كان كل مشترك يعمل على تردده الخاص على قناة واحدة ، فإن هذه القناة تسمى النطاق العريض (تمر العديد من الترددات). يتيح لك استخدام قنوات النطاق العريض التوفير في عددها ، ولكنه يعقد عملية إدارة تبادل البيانات.

متي رقمي أو انتقال ضيق النطاق (الشكل 6.10) يتم إرسال البيانات في شكلها الطبيعي على تردد واحد. تسمح طريقة النطاق الضيق بنقل المعلومات الرقمية فقط ، وتوفر في أي وقت إمكانية استخدام وسيط الإرسال فقط من قبل مستخدمين اثنين وتسمح بالتشغيل العادي فقط على مسافة محدودة (لا يزيد طول خط الاتصال عن 1000 متر). في الوقت نفسه ، توفر طريقة الإرسال ضيقة النطاق معدل تبادل بيانات مرتفعًا - يصل إلى 10 ميجابت / ثانية وتتيح لك إنشاء شبكات كمبيوتر قابلة للتكوين بسهولة. الغالبية العظمى من شبكات المنطقة المحلية تستخدم الإرسال ضيق النطاق.

الشكل: 6.10. طريقة الإرسال الرقمي

التناظرية توفر طريقة إرسال البيانات الرقمية (الشكل 6.11) إرسال نطاق عريض باستخدام إشارات ترددات حاملة مختلفة في قناة واحدة.

باستخدام طريقة الإرسال التناظرية ، يتم التحكم في معلمات إشارة تردد الموجة الحاملة للإرسال عبر قناة اتصال البيانات الرقمية.

إشارة الموجة الحاملة هي شكل موجة توافقي موصوف في المعادلة:

X \u003d X max sin (ωt + 0) ،

حيث X max هي سعة الاهتزاز ؛

ω - تردد الاهتزاز.

φ هي المرحلة الأولية من التذبذبات.

يمكنك نقل البيانات الرقمية عبر قناة تناظرية عن طريق التحكم في إحدى معلمات إشارة تردد الموجة الحاملة: السعة أو التردد أو الطور. نظرًا لأنه من الضروري نقل البيانات في شكل ثنائي (سلسلة من الآحاد والأصفار) ، يمكن اقتراح طرق التحكم التالية ( تعديل): السعة ، التردد ، الطور.

أسهل مبدأ للفهم هو السعة التعديل: "0" - لا توجد إشارة ، أي لا تقلبات تردد الناقل ؛ "1" - وجود الإشارة ، أي وجود تذبذبات تردد الموجة الحاملة. هناك تقلبات - واحد ، لا تقلبات - صفر (الشكل 6.11 أ).

تكرر يتضمن التعديل إرسال الإشارات 0 و 1 بترددات مختلفة. عند الانتقال من 0 إلى 1 ومن 1 إلى 0 ، تتغير إشارة تردد الموجة الحاملة (الشكل 6.116).

أصعب أن نفهم مرحلة تعديل. جوهرها هو أنه خلال الانتقال من 0 إلى 1 ومن 1 إلى 0 ، تتغير مرحلة التذبذبات ، أي اتجاههم (الشكل 6.11 ج).

في الشبكات ذات المستوى الهرمي العالي - العالمية والإقليمية ، يتم استخدامه أيضًا نقل النطاق العريض، والتي تنص على تشغيل كل مشترك على تردده الخاص داخل قناة واحدة. هذا يضمن تفاعل عدد كبير من المشتركين بمعدل بيانات مرتفع.

يسمح الإرسال واسع النطاق بدمج نقل البيانات الرقمية والصور والصوت في قناة واحدة ، وهو مطلب ضروري لأنظمة الوسائط المتعددة الحديثة.

مثال 6.5. القناة التناظرية النموذجية هي قناة هاتفية. عندما يلتقط المشترك الهاتف ، يسمع إشارة صوتية موحدة - هذه هي إشارة تردد الناقل. نظرًا لأنه يقع في نطاق تردد الصوت ، يطلق عليه إشارة نغمة. لنقل الكلام عبر قناة هاتفية ، من الضروري التحكم في إشارة الموجة الحاملة - لتعديلها. يتم تحويل الأصوات التي يتلقاها الميكروفون إلى إشارات كهربائية ، وهذه بدورها تعدل إشارة الموجة الحاملة. عند نقل المعلومات الرقمية ، يتم التحكم بواسطة بايت المعلومات - سلسلة من الآحاد والأصفار.

المعدات

تسمى الأجهزة التقنية التي تؤدي وظائف توصيل أجهزة الكمبيوتر بقنوات الاتصال بالمحولات أو محولات الشبكة. يوفر أحد المحولات إمكانية الاتصال بجهاز كمبيوتر لقناة اتصال واحدة.

الشكل: 6.11. طرق نقل المعلومات الرقمية باستخدام الإشارة التناظرية:

أ - تعديل السعة ؛ ب - التردد ج - المرحلة

بالإضافة إلى المحولات أحادية القناة ، تُستخدم أيضًا الأجهزة متعددة القنوات - معددات إرسال البيانات أو ببساطة معددات الإرسال.

معدد إرسال البيانات - جهاز لتوصيل الكمبيوتر بعدة قنوات اتصال.

كما ذكرنا سابقًا ، لنقل المعلومات الرقمية عبر قناة اتصال ، من الضروري تحويل تدفق البتات إلى إشارات تمثيلية ، وعند تلقي المعلومات من قناة الاتصال إلى الكمبيوتر ، قم بتنفيذ الإجراء المعاكس - تحويل الإشارات التناظرية إلى تدفق بتات يمكن للكمبيوتر معالجته. يتم تنفيذ هذه التحولات بواسطة جهاز خاص - مودم.

مودم - جهاز يقوم بالتعديل وإزالة التشكيل لإشارات المعلومات عندما يتم إرسالها من جهاز كمبيوتر إلى قناة اتصال وعندما يتم استقبالها في الكمبيوتر من قناة اتصال.

أغلى مكون في شبكة الكمبيوتر هو قناة الاتصال. لذلك ، عند بناء عدد من شبكات الكمبيوتر ، يحاولون التوفير في قنوات الاتصال عن طريق تحويل عدة قنوات اتصال داخلية إلى واحدة خارجية. لأداء وظائف التبديل ، يتم استخدام أجهزة خاصة - المحاور.

مكثف - جهاز يقوم بتبديل عدة قنوات اتصال إلى واحدة عن طريق تقسيم التردد.

في شبكة LAN ، حيث يكون وسيط النقل المادي عبارة عن كابل ذي طول محدود ، يتم استخدام أجهزة خاصة لزيادة طول الشبكة - الراسبون.

التبديل (شبكات الكمبيوتر). المحطة الطرفية: جهاز يتكون من شاشة ولوحة مفاتيح يستخدمان للاتصال بجهاز كمبيوتر. يسمى الجهاز الذي يقوم بتبديل عدة قنوات اتصال بالمحور

قناة ابتدائية

القناة المركبة

الاتصال مرفوض

ميزة تبديل الدارة

تبديل الحزمة

تقسيم البيانات إلى حزم

نقل البيانات عبر الشبكة كحزمة

طرق نقل الطرود

انتقال مخطط البيانات

نقل لتأسيس اتصال منطقي

قناة افتراضية

مقارنة بدائرة التبديل والحزمة

التبديل في شبكات الهاتف بالمدن

استعادة كلمة السر