Anahtarlama (bilgisayar ağları). Terminal Bilgisayarla veri alışverişi için kullanılan bir monitör ve klavyeden oluşan bir cihaza Birkaç iletişim kanalını başlatan cihaza hub denir

Devre anahtarlama ve paket - herhangi bir ağ teknolojisinde genel anahtarlama problemini çözme yöntemleri Genelleştirilmiş anahtarlama görevlerinin bütünüyle karmaşık teknik çözümleri, veri iletim ağlarının belirli problemlerinden oluşur.

Veri ağlarının özel sorunları şunları içerir:

• akışları ve uygun yolları tanımlar;
• sabitleme yolu yapılandırma parametreleri ve ağ cihazlarının tabloları;
• bir cihaz arayüzü arasında tanıma akışları ve veri aktarımı;
• çoğullama / çoğullama-akışları;
• ayırma ortamı.

Abone anahtarlama ağlarının genelleştirilmiş probleminin çözümüne yönelik birçok olası yaklaşım arasında, kanal anahtarlama ve paket anahtarlama dahil olmak üzere iki temel tahsis edilmiştir. Böylece her anahtarlama tekniğinin geleneksel uygulamaları vardır, örneğin telefon ağları devre anahtarlamalı teknoloji kullanılarak yapılmaya ve inşa edilmeye devam edilir, bilgisayar ağları ve büyük çoğunluğu paket anahtarlama tekniğine dayanır.

Bu nedenle, devre anahtarlamalı ağlarda bilgi akışı, bir çift abone arasında alınıp verilen verilerdir. Buna göre, küresel akış özelliği, abonelerin birbirleriyle iletişim kurdukları bir çift adrestir (telefon numaraları). Devre anahtarlamalı ağların bir özelliği temel bir kanal kavramıdır.

Temel kanal

   Elemental kanal (veya kanal)    - belirli bir ağ çıkış değeri tipinde sabitlenmiş devre anahtarlamalı ağın temel teknik özellikleridir. Devre anahtarlamalı ağdaki her bağlantı, bu tür ağ için benimsenen çok kanallı bir temel kapasiteye sahiptir.

Geleneksel telefon sistemlerinde, temel kanal hızının değeri 64 kbit / s'ye eşittir, bu da yüksek kaliteli dijital ses için yeterlidir.

Yüksek kaliteli ses için 8000 Hz (örnekleme süresi 125 ms aralıklarla) ses titreşimleri genlik nicemleme frekansını kullanır. Genliğin bir ölçüsünü temsil etmek için en sık kullanılan 256 bitlik (örnekleme değerleriyle) ton yapan 8 bit kod kullanılır.

Bu durumda, bir ses kanalının iletimi için 64 kbit / s bant genişliği gereklidir:

8000 x 8 \u003d 64000 bit / s veya 64 kbit / s.

Böyle bir ses kanalına temel kanal dijital telefon şebekeleri denir. Devre anahtarlamalı ağın bir özelliği, her bağlantının bant genişliğinin tamsayı sayıda temel kanala eşit olması gerektiğidir.

Kompozit kanal

İletişim adı verilen temel kanalların (bağlantı) değiştirilmesiyle oluşturulan iletişim    bileşik kanal.

Kompozit kanal

   Kompozit kanalın özellikleri:

• uzunluğu boyunca kompozit kanal aynı sayıda temel kanaldan oluşur;
• kompozit kanal uzunluğu boyunca sabit ve sabit bir bant genişliğine sahiptir;
• bileşik kanal, oturum süresi boyunca geçici olarak iki abone oluşturulur;
• oturumda, bileşik kanala dahil olan tüm temel kanallar, bileşik kanalın oluşturulduğu abonelerin münhasır kullanımına girer;
• abonelerdeki iletişim oturumu sırasında, bileşiğin kanal kapasitesini aşmayan ağ veri hızı gönderebilir;
• bileşik bir kanalda alınan, çağrılan abonenin, şu anda diğer ağ bağlantısında olup olmadığına bakılmaksızın gecikmeden, kayıplardan ve aynı oranda (kaynak hızında) teslim edilmesi garanti edilir;
• oturumun bitiminden sonra, ilgili kompozit kanalla birlikte gelen temel kanallar ücretsiz olarak beyan edildi ve diğer kullanıcılar tarafından kullanılmak üzere tahsis edilen kaynak havuzuna geri döndü.

Bağlantı reddedildi

Bağlantı reddedildi

Bağlantı istekleri her zaman başarılı olmaz.

Arayan ve aranan aboneler arasındaki yol boş kanal değilse veya temel düğüm olarak adlandırılırsa, bağlantı kurulumunda arıza oluşur.

   Devre anahtarlamanın avantajı

Devre anahtarlama teknolojisi, ağdaki, yani bir teknolojideki kazara meydana gelen olayları en aza indirmeyi amaçlamaktadır. Herhangi bir belirsizlikten kaçınmak için, bilgi aktarımı üzerindeki çalışmaların çoğu, veri aktarımına başlamadan önce bile önceden gerçekleştirilir. İlk olarak, belirli bir adres için, göndericiden alıcıya kadar gerekli temel kanalların kullanılabilirliği. Ancak patlama durumunda, zaman kanalının% 80'i boşta olabileceğinden bu yaklaşım verimsizdir.

Paket değiştirme

Paket anahtarlamalı veri gönderimi ile ağların en önemli prensibi, ağ üzerinden paket adı verilen veri parçalarından yapısal olarak ayrılmış biçimde iletilir. Her paketin, hedef adresi ve diğer destekleyici bilgileri (veri alanının uzunluğu, sağlama toplamı ve diğerleri) içeren bir başlığı vardır. Paketin muhatabına teslim için kullanılır.

Her pakette adrese sahip olmak, paket anahtarlama teknolojisinin en önemli özelliklerinden biridir, çünkü her paket ağ trafiğini oluşturan diğer anahtar paketlerinden bağımsız olarak işlenebilir. Paketteki başlığa ek olarak, paketin sonuna ve römork adı verilen bir ek alan daha eklenebilir. Fragmanda genellikle sağlama toplamı yerleştirilir, bu da ağ üzerinden iletim sırasında bilgilerin bozulup bozulmadığını kontrol etmenizi sağlar.

Verileri paketlere bölme

Verilerin paketlere bölünmesi birkaç aşamada gerçekleşir. Zincir gönderici düğümü, eşit parçalara bölünmüş iletim verileri üretir. Bundan sonra, başlık ek yükü eklenerek bir paket oluşumu meydana gelir. Ve son aşama, paketleri hedef düğüme gönderilen orijinal iletiye birleştirilir.

Verileri paketlere bölme

Ağ üzerinden veri paket olarak aktarma

Paket iletim ağı

Devre anahtarlamalı ağlarda olduğu gibi, akışların her biri için paket anahtarlamalı ağlar, manuel olarak belirlenir veya komütasyon anahtarları için depolanan tablolarda sabit olarak otomatik olarak sabitlenir. Anahtara giren paketler belirli bir rotada işlenir ve gönderilir

Paket anahtarlamalı ağlardaki verilerin belirsizliği ve eşzamansız hareketi, bu ağlardaki anahtarlardan özel talepler getirir.

Devre anahtarlamalı ağlardaki anahtarların bir paket anahtarı arasındaki temel fark, paketlerin geçici olarak saklanması için dahili bir tampon belleğe sahip olmalarıdır. Anahtar arabellekleri, arayüzlerine bağlı iletişim bağlantılarındaki veri hızlarını ve ayrıca gelen paketlerin hızını anahtarlama hızlarıyla uyumlu hale getirmelidir.

Transfer paketleri yöntemleri

Anahtar, paketleri tanıtan üç yöntemden birine dayanarak çalışabilir:

• datagram iletimi;
• Mantıksal bir bağlantının kurulmasına transfer;
• Sanal bir kanalın kuruluşuna geçiş.

Datagram iletimi

   Datagram aktarımı    birbirinden bağımsız paket tanıtımına dayalı yöntem. paket işleme prosedürü sadece taşıdığı parametrelerin değerleri ve ağın mevcut durumu ile belirlenir. Ve her bir paket ağı tamamen bağımsız bir birim transferi - datagram olarak kabul edilir.

İllüstrasyon datagram paket prensibi

Mantıksal bir bağlantının kurulmasına transfer

Mantıksal bir bağlantının kurulmasına transfer

Bir paket değişim işleminin bazı parametrelerinin bir ağının iki uç düğümünün uyumlaştırılması prosedürüne mantıksal bir bağlantının kurulması denir. Etkileşimli iki düğüm tarafından anlaşılan ve mantıksal bağlantı parametreleri olarak adlandırılan seçenekler.

Sanal kanal

Sanal kanal

Uç düğümleri, paket kanallı ağa bağlayan, sanal kanal (sanal devre veya sanal kanal) olarak adlandırılan tek önceden doldurulmuş sabit yol. Sürdürülebilir bilgi akışı için sanal kanallar oluşturulmuştur. Her paketin toplam trafik akışının veri akışını izole etmek için özel bir işaret etiketi ile işaretlenmiştir. Mantıksal ağ bağlantılarının kurulmasında olduğu gibi, sanal kanal, kaynak düğümden bir conta ile başlar - bağlantı talebi.

Sanal kanalları kullanan tablo anahtarlama ağları, datagram ağlarındaki anahtarlama tablosundan farklıdır. Datagram algoritması aktarımı olan ağlarda olduğu gibi, yalnızca anahtar sanal kanallarından geçen girişleri içerir ve olası tüm hedef adresleri içermez.

Devre anahtarlamalı ve paket karşılaştırma

Kanal değiştirme	Paket değiştirme
İlk önce bir bağlantı kurmalısınız	Bağlantı kurma aşaması yok (datagram yöntemi)
Konum yalnızca bağlantı kurulurken gereklidir	Adres ve diğer hizmet bilgileri her paketle birlikte iletilir
Şebeke abone bağlantısını reddedebilir	Ağ her zaman aboneden veri almaya hazırdır
Etkileşen aboneler için garantili bant genişliği (bant genişliği)	Kullanıcılar için ağ bant genişliği bilinmiyor, iletim gecikmeleri rastgele
Gerçek zamanlı trafik gecikmeden aktarılır	Ağ kaynakları, yoğun trafik iletirken etkili bir şekilde kullanılıyor
Yüksek iletim güvenilirliği	Arabellek taşması nedeniyle olası veri kaybı
Kanal kapasitesinin mantıksız kullanımı, ağın genel verimliliğini azaltır	Bir fiziksel kanalın aboneler arasında otomatik dinamik bant genişliği tahsisi

Ders sayısı 8

Bilgi kanallarının özellikleri

Bir bilgi kanalı ayrıca üç ilgili parametre ile karakterize edilebilir: kanalın kullanım süresi T -   Kanal bant genişliğiF k, ve dinamik aralık   KanalD k   çeşitli sinyal seviyelerini iletme yeteneğini karakterize etmek.

büyütülmüş kapasite   kanal.

Bozulmamış sinyal iletimi, yalnızca kendi hacmindeki sinyalin kanal kapasitesine "uyması" şartıyla mümkündür.

Bu nedenle, sinyalin bilgi iletim kanalı ile eşleştirilmesi için genel koşul,

Bununla birlikte, oran sinyalin kanalla eşleştirilmesi için gerekli fakat yetersiz bir koşulu ifade eder. Yeterli bir koşul, tüm parametreler üzerinde anlaşmadır:

Bir bilgi kanalı için aşağıdaki kavramlar kullanılır: bilgi giriş hızı, bilgi aktarım hızı ve kanal bant genişliği.

Bilgi girişi hızı altında (bilgi akışı) ben ( X )   birim zaman başına mesaj kaynağından bilgi kanalına girilen ortalama bilgi miktarını anlar. Mesaj kaynağının bu özelliği sadece mesajların istatistiksel özellikleri ile belirlenir.

Bilgi aktarım hızı ben ( Z , Y )   - birim zaman başına kanal üzerinden iletilen ortalama bilgi miktarı. İletilen sinyalin istatistiksel özelliklerine ve kanalın özelliklerine bağlıdır.

Bant genişliği C   - belirli bir kanal için teorik olarak ulaşılabilir en yüksek bilgi aktarım hızı. Bu bir kanal özelliğidir ve sinyal istatistiklerinden bağımsızdır.

Bir bilgi kanalının bant genişliği iki parametre ile belirlenir: bit derinliği ve frekans. Onların işi ile orantılıdır.

Kapasite   aynı anda kanala yerleştirilebilecek maksimum bilgi miktarı olarak adlandırılır.

Sıklık birim zaman başına kanala kaç kez bilgi konulabileceğini gösterir.

Posta kanalının kapasitesi çok büyük. Böylece, örneğin bir lazer diski posta ile göndermek, kanala aynı anda 600 MB'den fazla bilgi koyabilirsiniz. Aynı zamanda, posta kanalının sıklığı çok düşüktür - postalar günde beş kereden fazla olmayan posta kutularından kaldırılır.

Telefon bilgi kanalı bir bittir: aynı zamanda, bir telefon kablosu aracılığıyla bir birim (akım, darbe) veya sıfır gönderilebilir. Bu kanalın frekansı saniyede onlarca ve yüz binlerce döngüye ulaşabilir. Telefon şebekesinin bu özelliği, bilgisayarlar arasında iletişim için kullanılmasına izin verir.

Bilgi kanalını en etkin şekilde kullanabilmek için, bilgi aktarım hızının kanal kapasitesine olabildiğince yakın olmasını sağlamak için önlemler almak gerekir. Aynı zamanda, bilgi giriş hızı kanalın bant genişliğini aşmamalıdır, aksi takdirde tüm bilgiler kanaldan iletilmez.

Bu, mesaj kaynağının ve bilgi kanalının dinamik koordinasyonu için ana koşuldur.

Bilgi aktarımı teorisindeki ana konulardan biri, bilgi aktarım hızının ve iş hacminin kanal parametrelerine ve sinyallerin ve parazitlerin özelliklerine bağımlılığını belirlemektir. Bu sorular önce C. Shannon tarafından iyice araştırıldı.

1. Gürültü bağışıklığını artırma yöntemleri

Bilgi sistemlerinin gürültü bağışıklığını arttırmanın tüm yollarının temeli, yararlı sinyal ve parazit arasındaki belirli farklılıkların kullanılmasıdır. Bu nedenle, parazitle mücadele etmek için, gürültünün ve sinyalin özellikleri hakkında önceden bilgi edinilmesi gerekir.

Şu anda, sistemlerin gürültü bağışıklığını iyileştirmenin çok sayıda yolu vardır. Bu yöntemler uygun şekilde iki gruba ayrılır.

ben   grup - mesaj gönderme yönteminin seçimine göre.

II   grubu - gürültüye dayanıklı alıcıların yapımı ile ilişkilidir.

Gürültü bağışıklığını arttırmanın basit ve uygulanabilir bir yolu sinyal-gürültü oranı artışı   vericinin gücünü artırarak. Ancak bu yöntem, ekipmanın karmaşıklığı ve maliyetinde önemli bir artışla ilişkili olduğu için ekonomik olarak kârsız olabilir. Ek olarak, iletim gücünde bir artışa, bu kanalın diğerlerine müdahale edici etkisinde bir artış eşlik eder.

Sürekli sinyal iletiminin gürültü bağışıklığını arttırmanın önemli bir yolu modülasyon tipinin rasyonel seçimi sinyaller. Modülasyon tiplerini uygulayarak, sinyalin frekans bandında önemli bir genişleme sağlayarak, iletimin gürültü bağışıklığında önemli bir artış elde etmek mümkündür.

Ayrık sinyallerin iletiminin gürültü bağışıklığını arttırmanın radikal bir yolu kullanmaktır özel hata düzeltme kodları . Kodların gürültü bağışıklığını iyileştirmenin iki yolu vardır:

1. Düşük kod bozulma olasılığı sağlayan bu tür iletim yöntemlerinin seçimi;

2. Kod kombinasyonlarının düzeltici özelliklerindeki artış. Bu yol, kod kombinasyonlarındaki bozulmaları tespit etmek ve ortadan kaldırmak için kodların kullanımı ile ilişkilidir. Bu kodlama yöntemi, kod sembollerinin iletim süresinde veya iletim frekansında bir artışa eşlik eden ek, gereksiz karakterlerin eklenmesiyle ilişkilidir.

Bir iletimin gürültü bağışıklığının iyileştirilmesi aynı mesajı yeniden ileterek de elde edilebilir. Alıcı tarafta, alınan mesajlar karşılaştırılır ve en fazla eşleşmeye sahip olanlar doğru olarak kabul edilir. Alınan bilgilerin işlenmesindeki belirsizliği ortadan kaldırmak ve çoğunluk kriteri tarafından seçimini sağlamak için mesaj en az üç kez tekrarlanmalıdır. Gürültü bağışıklığını arttırmanın bu yöntemi, iletim süresinde bir artış ile ilişkilidir.

Ayrık bilgilerin iletimini tekrarlayan sistemler, karşılaştırmanın kod kombinasyonları ile yapıldığı grup toplamlı sistemlere ve karşılaştırmanın kod kombinasyonlarının sembollerine göre gerçekleştirildiği sembolik toplamlı sistemlere ayrılır. Karakter karakter doğrulaması, grup doğrulamasından daha etkilidir.

İletim süresini artırarak gürültü bağışıklığında bir artış elde edilen çeşitli sistemler geri besleme sistemleridir. İletilen mesajlarda bozulmalar olması durumunda, geri dönüş kanalına gelen bilgi iletimin tekrarlanmasını sağlar. Bir dönüş kanalının varlığı sistemi zorlaştırır. Bununla birlikte, geri besleme sistemlerinde iletim tekrarı olan sistemlerin aksine, iletim tekrarı yalnızca iletilen sinyalde bozulmalar tespit edildiğinde gerçekleşir, yani. bir bütün olarak artıklık daha azdır.

Gürültü bağışıklığı sinyal alımını, sinyal farkını veya mesaj kurtarma gibi sinyal alımını en uygun şekilde çözmek için artıklık, sinyaller ve parazit hakkında a priori bilgilerden oluşur. Şu anda, istatistiksel çözümler teorisinin aparatı, optimal alıcıların sentezi için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Alıcı hataları, alıcı girişindeki artan sinyal / gürültü oranıyla azalır. Bu bağlamda, yararlı sinyalin parazite oranını arttırmak için genellikle alınan sinyalin ön-işlemi gerçekleştirilir. Bu tür sinyal önişleme yöntemleri arasında SHOW yöntemi (bir geniş bant amplifikatörü, bir sınırlayıcı ve bir dar bant amplifikatörü kombinasyonu), süre sinyali seçimi, bir girişim dengeleme yöntemi, bir filtreleme yöntemi, bir korelasyon yöntemi, bir biriktirme yöntemi, vb.

2. Modern teknik araçlar   veri alışverişi ve kanalizasyon ekipmanı

Alıcı bir bilgisayar, terminal veya bazı dijital cihazlar olabilir.

Bilgilerin bilgisayardan iletişime aktarılmasını sağlamak

Bir veritabanı dosyası, tablo, sorgu yanıtı, metin veya resim olabilir.

Bilgisayar ağlarında mesaj iletimi için kullanılır farklı şekiller   iletişim kanalları. En yaygın olanları özel telefon kanalları ve dijital bilgi iletimi için özel kanallardır. Radyo ve uydu kanalları da kullanılmaktadır.

LAN'lar, iletim ortamı olarak bükülmüş bir çift tel, bir koaksiyel kablo ve bir fiber optik kablonun kullanıldığı bu bağlamda göze çarpmaktadır.

Bilginin bilgisayardan iletişim ortamına aktarılmasını sağlamak için, bilgisayarın iç arabiriminin sinyallerini iletişim kanalları üzerinden iletilen sinyallerin parametreleriyle koordine etmek gerekir. Bu durumda, hem fiziksel eşleşme (sinyalin biçimi, genliği ve süresi) hem de kod gerçekleştirilmelidir.

Bir bilgisayarı iletişim kanalları ile arayüzleme işlevlerini yerine getiren teknik cihazlara adaptörlerveya ağ adaptörleri. Bir adaptör, bir iletişim kanalının bilgisayarlarıyla arayüz sağlar. Tek kanallı adaptörlere ek olarak, çok kanallı cihazlar da kullanılır - veri çoklayıcılarya da sadece   çoklayıcılar.

  Veri aktarım çoklayıcı   - çoklu iletişim kanallarına sahip bir bilgisayar arayüz cihazı.

Veri iletim çoğullayıcıları, bilgisayarlı ağ oluşturma sistemlerinde kullanıldı - bilgisayar ağlarının oluşturulmasına yönelik ilk adım. Gelecekte, karmaşık bir yapılandırmaya ve çok sayıda abone sistemine sahip ağların ortaya çıkmasıyla, eşleştirme işlevlerini uygulamak için özel iletişim işlemcileri kullanılmaya başlandı.

Daha önce de belirtildiği gibi, bir iletişim kanalı üzerinden dijital bilgi iletmek için, bit akışını analog kanallara dönüştürmek ve iletişim kanalından bir bilgisayara bilgi alırken, karşıt eylemi gerçekleştirmek - analog sinyalleri bilgisayarın işleyebileceği bir bit akışına dönüştürmek gerekir. Bu tür dönüşümler özel bir cihaz tarafından gerçekleştirilir - modem.

Modem- bilgi sinyallerini bir bilgisayardan bir iletişim kanalına iletildiklerinde ve bir iletişim kanalından bir bilgisayara alındıklarında modüle eden ve demodüle eden bir cihaz.

Bir bilgisayar ağının en pahalı bileşeni iletişim kanalıdır. Bu nedenle, bir dizi bilgisayar ağı oluştururken, birkaç dahili iletişim kanalını harici bir ağa geçirerek iletişim kanallarından tasarruf etmeye çalışırlar. Anahtarlama işlevlerini gerçekleştirmek için özel cihazlar kullanılır - hub.

merkez   - frekans iletişimiyle birkaç iletişim kanalını bire çeviren bir cihaz.

Fiziksel iletim ortamının sınırlı uzunlukta bir kablo olduğu bir LAN'da, ağın uzunluğunu artırmak için özel cihazlar kullanılır - tekrarlayıcı.

tekrarlayıcı   - bu tip fiziksel iletim ortamının sağladığı mesafeden daha fazla bir mesafeye iletirken sinyalin şeklinin ve genliğinin korunmasını sağlayan bir cihaz.

Yerel ve uzak tekrarlayıcılar var. Yerel   tekrarlayıcılar 50 metreye kadar mesafede bulunan ağ parçalarını bağlamanızı sağlar ve uzak   - 2000 metreye kadar.

En yaygın ağ topolojisi türleri:

Hat ağı. Yalnızca iki uç düğümü, herhangi bir sayıda ara düğüm içerir ve iki düğüm arasında yalnızca bir yol vardır.

Halka ağı.   Her bir düğüme iki ve sadece iki kolun bağlandığı bir ağ.

Ağaç ağı. İkiden fazla uç düğümü ve en az iki ara düğüm içeren ve iki düğüm arasında yalnızca bir yol bulunan bir ağ.

Yıldız ağı.   İçinde yalnızca bir ara düğüm bulunan bir ağ.

Tel örgü. Aralarında iki veya daha fazla yol bulunan en az iki düğüm içeren bir ağ.

Tamamen bağlı ağ. İki düğüm arasında bir dal bulunan bir ağ. Bir bilgisayar ağının en önemli özelliği mimarisidir.

Ağ mimarisi   veri ağının onu tanımlayan uygulamalı yapısıdır topoloji, cihaz bileşimi   ve ağdaki etkileşimleri için kurallar. Ağ mimarisi çerçevesinde, acil durumlarda ve performans düşüşü durumunda bilgi kodlama, adresleme ve iletimi, mesaj akışı kontrolü, hata kontrolü ve ağ işletiminin analizi konuları ele alınmaktadır.

En yaygın mimariler:

• Ethernet   (İng. eter   - eter) - yayın ağı. Bu, ağdaki tüm istasyonların tüm mesajları alabileceği anlamına gelir. Topoloji doğrusal veya yıldız şeklindedir. 10 veya 100 Mbps veri aktarım hızı.
• Arcnet (Eklenmiş Kaynak Bilgisayar Ağı   - bağlı kaynakların bilgisayar ağı). Fiziksel topoloji bir ağaçtır. 2,5 Mbps veri aktarım hızı.
• Jeton yüzüğü   (röle halka ağı, token aktarım ağı) - veri iletim prensibinin, halkanın her bir düğümünün bazı kısa benzersiz bit dizisinin gelmesini beklediği gerçeğine dayandığı bir halka ağı - işaretleyici   - bitişik önceki düğümden. Bir jetonun gelmesi, bu düğümden aşağı yönde bir mesaj iletmenin mümkün olduğunu gösterir. Veri aktarım hızı 4 veya 16 Mbps'dir.
• FDDI (Fiber Dağıtılmış Veri Arayüzü) - fiber optik hatlar üzerinden yüksek hızlı veri iletiminin ağ mimarisi. Aktarım hızı 100 Mbps'dir. Topoloji - çift halka veya karışık (yıldız şekilli veya ağaç şekilli alt ağlar dahil). Ağdaki maksimum istasyon sayısı 1000'dir. Çok yüksek ekipman maliyeti.
• ATM (Eşzamansız iletim modu) - umut verici, ancak çok pahalı bir mimari, dijital veri, video ve sesin aynı hatlar üzerinden iletilmesini sağlar. 2,5 Gbps'ye kadar aktarım hızları. Optik iletişim hatları.

Bilgisayar ağlarının donanımı.

1. Bilgisayarlar;

2. Bir iletişim kanalı olan bilgisayar arayüz cihazları;

3. İletişim kanalları

4. Haberleşme kanallarını bağlayan (işe gidip getiren) cihazlar

5. Yerel ağları bağlayan cihazlar.

İletişim kanallı bilgisayar arayüz cihazları

Bilginin bilgisayardan iletişim ortamına aktarılmasını sağlamak için, bilgisayarın iç arabiriminin sinyallerini iletişim kanalları üzerinden iletilen sinyallerin parametreleriyle koordine etmek gerekir.

• Bir bilgisayarı iletişim kanalı ile arayüzleme işlevini yerine getiren teknik cihaza adaptör veya ağ bağdaştırıcısı. Bir adaptör, bir iletişim kanalının bilgisayarlarıyla arayüz sağlar.
• Tek kanallı adaptörlere ek olarak, çok kanallı arayüz cihazları - çoklayıcılar kullanılır. çoklayıcılar   - Bu, birkaç iletişim kanalına sahip bir EV arayüz cihazıdır.
• Dijital bilgiyi iletmek için bit akımını analog bir sinyale dönüştürmek gerekir. Ve alırken, ters dönüşümü gerçekleştirin. Bu tür dönüşümler modem tarafından gerçekleştirilir. Modem   - bilgisayardan bir iletişim kanalına iletildiklerinde ve bir iletişim kanalından bir bilgisayara alındıklarında bilgi sinyallerini modüle eden ve demodüle eden bir cihaz.

Ağ kabloları

• (ortak eksenli dış kısmı bir tüp olan iki izole edilmiş eşmerkezli iletkenden oluşur;
• fiber optik ;
• kablolar açık bükülmüş çiftler birbiriyle iç içe geçmiş iki telden oluşur vb.).

İletişim kanallarını bağlayan (işe gidip getiren) cihazlar

Uçağın en pahalı bileşeni iletişim kanalıdır. Bu nedenle, bilgisayar ağları oluştururken, birkaç dahili iletişim kanalını harici bir ağa geçirerek iletişim kanallarından tasarruf etmeye çalışırlar. Anahtarlama işlevini gerçekleştirmek için özel cihazlar kullanılır - hublar.

• Merkezleri (hub) ve anahtarlama göbekleri (anahtarlar) bilgisayar ağlarının topolojik, fonksiyonel ve hız yeteneklerini genişletir. Farklı port tiplerine sahip bir hub, ağ segmentlerini çeşitli kablo sistemleriyle birleştirin . Hub bağlantı noktasına veya başka bir hub veya kablo segmentine ayrı bir ağ düğümü bağlayabilirsiniz.
• İletim ortamının sınırlı uzunlukta bir kablo olduğu bir LAN'da, ağ tekrarlayıcılarının uzunluğunu arttırmak için özel cihazlar kullanılır. tekrarlayıcı   - bu tip fiziksel iletim ortamının sağladığı mesafeden daha fazla bir mesafeye iletirken sinyalin şeklinin ve genliğinin korunmasını sağlayan bir cihaz. Yerel bir tekrarlayıcı 50 m'ye kadar ağ parçalarını ve 2000 m'ye kadar uzak bir tekrarlayıcıyı bağlar.

Bağlantılar yerel ağlar

Amaç ve yetenek bakımından farklılık gösteren yerel ağları bağlamak için aşağıdaki cihazlar kullanılır:

· Köprü   (İng. Köprü) - iki yerel alan ağını bağlar. Ağlar arasında herhangi bir değişiklik yapmadan verileri paket biçiminde iletir. köprüler filtre paketleritüm ağı yerel veri akışlarından korumak ve yalnızca diğer ağ segmentlerine yönelik verileri iletmek.

· Yönlendirici   (İng. Yönlendirici) ortak bir protokol ile ağları bir köprüden daha verimli bir şekilde birleştirir. Örneğin, büyük mesajları daha küçük parçalara ayırmaya izin verir, böylece yerel paketlerin farklı paket boyutlarıyla etkileşimini sağlar.

Yönlendirici, paketleri belirli bir adrese yönlendirebilir (köprüler yalnızca gereksiz paketleri filtreleyebilir), paketi geçirmek için en iyi yolu seçebilir ve çok daha fazlasını yapabilir. Daha karmaşık ve daha fazla ağ, yönlendirici kullanmanın faydaları artar.

· Köprü yönlendirici   (İng. Brouter), önce mümkün olan yerlerde yönlendirmeye çalışan bir köprü ve yönlendiriciden oluşan bir melezdir ve ardından arıza durumunda köprü moduna geçer.

· geçit   (İng. geçit), bir köprüden farklı olarak, bağlı ağların çeşitli ağ protokolleri . Bir ağdan ağ geçidine gelen bir mesaj, bir sonraki ağın gereksinimlerini karşılayan başka bir mesaja dönüştürülür. Böylece, ağ geçitleri sadece ağları bağlamakla kalmaz, aynı zamanda tek bir ağ olarak çalışmalarına izin verir.

Ağ Protokolleri

İnternetin ayrı bölümleri, yönlendiriciler kullanarak birbirleriyle iletişim kuran çeşitli mimarilerin ağlarıdır. Aktarılan veriler, paketler adı verilen küçük bölümlere ayrılmıştır. Her paket, diğer paketlerden bağımsız olarak ağ üzerinden dolaşır.

Üstesinden gelmek arayüz uyumsuzlukları bireysel bilgisayarlar   iletişim protokolleri adı verilen özel standartlar geliştirir.

İletişim protokolü   - farklı veri aktarım cihazları arasında bilgi alışverişi için tutarlı bir dizi özel kural. Bit hızı, veri formatları, hata kontrolü vb.İçin protokoller vardır.

İnternet'teki ağlar sınırsız olarak (yani bağlı) değiştirilir, çünkü veri aktarımına katılan tüm bilgisayarlar aynı TCP / IP iletişim protokolünü kullanır (“tsi-pi / ip” okuyun).

Aslında, TCP / IP protokolü bir ağdaki veri aktarımının çeşitli yönlerini tanımlayan iki farklı protokoldür:

• tCP (İletim Kontrol Protokolü) - hata içeren paketlerin otomatik olarak yeniden iletimini kullanan bir veri transfer kontrol protokolü; bu protokol iletilen bilgilerin paketlere bölünmesinden ve bilgilerin alıcı paketlerinden doğru şekilde kurtarılmasından sorumludur;
• iP protokolü (Internet Protokolü), bir paketin nihai hedefine giderken birden fazla ağ üzerinde seyahat etmesini sağlamaktan ve bunlardan bahsetmekten sorumlu bir birlikte çalışan protokoldür.

TCP / IP protokolü üzerinden bilgi aktarma şeması aşağıdaki gibidir: TCP protokolü bilgileri paketlere ayırır ve tüm paketleri numaralandırır; Ayrıca, IP protokolü kullanılarak, tüm paketler alıcıya iletilir, burada TCP protokolü kullanılarak tüm paketlerin alınıp alınmadığı kontrol edilir; tüm paketleri aldıktan sonra, TCP protokolü bunları doğru sırada düzenler ve tek bir bütün halinde toplar.

Yukarıda internetin çok sayıda bilgisayardan oluştuğunu, bazılarının sadece bir süre bağlanabildiğini, bazılarının da kalıcı bir ağ IP adresine (ana bilgisayar) sahip olduğunu inceledik. Ağ ve World Wide Web arasındaki fark, yalnızca kurulduğu kişinin referans noktası olarak alınmasıdır özel program   WWW sunucusunu desteklemek için. Çoğu zaman, böyle bir bilgisayara “sunucu” denir.

Paket alıcısını nasıl bulur??

İnternete bağlı her bilgisayarın iki benzersiz benzersiz adresi vardır: dijital IP adresi ve sembolik etki alanı adresi. Adreslerin atanması aşağıdaki şemaya göre gerçekleşir: uluslararası kuruluş Ağ Bilgi Merkezi yerel ağ sahiplerine adres grupları verir ve ikincisi belirli adresleri istedikleri gibi dağıtır.

Bilgisayarın IP adresi 4 bayt uzunluğundadır. Tipik olarak, birinci ve ikinci bayt ağ adresini, üçüncü bayt alt ağ adresini ve dördüncü - alt ağdaki bilgisayarın adresini belirler. Kolaylık sağlamak için IP adresi, 0 ile 255 arasında değerlerle noktalarla ayrılmış dört sayı biçiminde yazılır, örneğin: 145.37.5.150. Ağ Adresi - 145.37; alt ağ adresi - 5; Alt ağdaki bilgisayar adresi 150'dir.

internet

Muhataplarının. Kural olarak, kamusal erişim ağlarında, her aboneye, sadece “sahip” olabilecekleri ve istedikleri zaman kullanabilecekleri kendi fiziksel iletişim hattını sağlamak imkansızdır. Bu nedenle, ağ her zaman çeşitli iletişim oturumları arasında ve ağ aboneleri arasında mevcut fiziksel kanalların ayrılmasını sağlayan bazı abone değiştirme yöntemlerini kullanır.

Şehir telefon şebekelerinde geçiş

Şehir telefon şebekesi, lineer ve istasyon yapılarının bir kombinasyonudur. Bir otomatik telefon santraline sahip olan bir şebekeye bölgelere ayrılmış denir. Böyle bir ağın doğrusal yapıları sadece abone hatlarından oluşur. Böyle bir ağın kapasitesinin tipik değeri 8-10 bin abonedir. Büyük kapasitelerde, AL'nin uzunluğundaki keskin bir artış nedeniyle, bölgelendirilmiş ağ yapısına geçilmesi tavsiye edilir. Bu durumda, şehrin bölgesi, her birinde bir bölgesel telefon santralinin (RATS) inşa edildiği ve bu bölgenin abonelerinin bağlı olduğu bölgelere ayrılmıştır. Bir bölgenin aboneleri bir RATS, farklı RATC aboneleri - iki arasında bağlanır. RATS genel durumda “her biri birbiriyle” prensibine göre bağlantı hatları ile birbirine bağlanır. RATS arasındaki toplam ışın sayısı RATS / 2 sayısına eşittir. Ağ kapasitesindeki artışla, birbirini “birbiriyle” ilkesine göre birbirine bağlayan SL ışınlarının sayısı keskin bir şekilde artmaya başlar, bu da kablo tüketiminde ve iletişim maliyetlerinde aşırı bir artışa neden olur ve bu nedenle 80 bin abonenin üzerindeki ağ kapasitelerinde ek bir anahtarlama düğümü kullanılır. Böyle bir ağda, farklı bölgelerin değiş tokuşları arasındaki iletişim, gelen mesajın (UVS) düğümleri ve hub bölgeleri içindeki iletişim (SD, "her biri ile" ilkesi veya kendi UVS'si üzerinden gerçekleştirilir.

Dijital bilgi aktarma yolları

İletken üzerindeki dijital veriler akım voltajını değiştirerek iletilir: voltaj yok - "O", voltaj var - "1". Bilgileri fiziksel bir iletim ortamı üzerinden iletmenin iki yolu vardır: dijital ve analog.

Notlar: 1. Bir bilgisayar ağının tüm aboneleri bir kanaldaki verileri bir frekansta iletirse, böyle bir kanala dar bant denir (bir frekansı geçer).

2. Her abone bir kanalda kendi frekansında çalışıyorsa, böyle bir kanala geniş bant denir (birçok frekanstan geçer). Geniş bant kanalların kullanımı, numaralarından tasarruf etmenizi sağlar, ancak veri alışverişini yönetme sürecini zorlaştırır.

at dijital olarak   veya dar bantlı iletim (Şekil 6.10) veriler tek bir frekansta doğal formlarında iletilir. Dar bant yöntemi sadece dijital bilginin iletilmesine izin verir, herhangi bir zamanda iletim ortamını sadece iki kullanıcı tarafından kullanma imkanı sağlar ve yalnızca sınırlı bir mesafede normal çalışmaya izin verir (iletişim hattı uzunluğu 1000 m'den fazla değildir). Aynı zamanda, dar bant iletim yöntemi 10 Mbit / s'ye kadar yüksek bir veri değişim hızı sağlar ve kolayca yapılandırılabilir bilgisayar ağları oluşturmanıza olanak tanır. Yerel alan ağlarının büyük çoğunluğu dar bant iletim kullanır.

İncir. 6.10. Dijital iletim yöntemi

Analog   Dijital veri iletim yöntemi (Şekil 6.11), bir kanalda farklı taşıyıcı frekanslarının sinyallerinin kullanılması nedeniyle geniş bantlı iletim sağlar.

Analog iletim yöntemi ile, taşıyıcı frekans sinyali parametreleri, dijital verilerin iletişim kanalı üzerinden iletilmesi için kontrol edilir.

Taşıyıcı frekans sinyali, denklem tarafından tanımlanan harmonik bir salınımdır:

X \u003d X maks sin (ωt + φ 0),

buradaki Xmax, salınımların genliğidir;

ω salınım frekansıdır;

φ salınımların başlangıç \u200b\u200başamasıdır.

Dijital veriler, taşıyıcı frekans sinyalinin parametrelerinden birini kontrol ederek analog kanal üzerinden iletilebilir: genlik, frekans veya faz. Verilerin ikili biçimde (bir ve sıfırlar dizisi) iletilmesi gerektiğinden, aşağıdaki kontrol yöntemleri önerilebilir ( modülasyon): genlik, frekans, faz.

İlkeyi anlamanın en kolay yolu genlik   modülasyon: "0" - sinyal yok, yani. taşıyıcı frekans dalgalanmalarının olmaması; "1" - bir sinyalin varlığı, yani. taşıyıcı frekansın salınımlarının varlığı. Salınımlar vardır - bir, salınım yok - sıfır (Şekil 6.11a).

Sıklık   modülasyon, 0 ve 1 sinyallerinin farklı frekanslarda iletilmesini sağlar. 0'dan 1'e ve 1'den 0'a geçişte, taşıyıcı frekans sinyalinde bir değişiklik meydana gelir (Şekil 6.116).

Anlaması en zor olan evre   modülasyon. Özü, 0'dan 1'e ve 1'den 0'a geçiş sırasında salınım fazının değişmesidir, yani. yönleri (Şekil 6.11c).

Yüksek seviyeli hiyerarşik ağlar - küresel ve bölgesel - ayrıca geniş bant iletimiher bir abone için aynı kanal içindeki frekansları üzerinde çalışma sağlar. Bu, çok sayıda abonenin yüksek veri hızında etkileşimini sağlar.

Geniş bant iletimi, modern multimedya sistemlerinin gerekli bir gereksinimi olan dijital veri, görüntü ve ses iletimini tek bir kanalda birleştirmenizi sağlar.

Örnek 6.5 Tipik bir analog kanal bir telefon kanalıdır. Abone telefonu aldığında, düzgün bir ses sinyali duyar - bu, taşıyıcı frekansının sinyalidir. Ses frekansları aralığında olduğu için buna tonal sinyal denir. Konuşmayı telefon kanalı üzerinden iletmek için, taşıyıcı frekans sinyalini kontrol etmek gerekir - modüle etmek. Mikrofon tarafından algılanan sesler elektrik sinyallerine dönüştürülür ve sırayla taşıyıcı frekans sinyalini modüle eder. Dijital bilgi aktarırken, bilgi baytları bir kontroldür - bir ve sıfırlar dizisi.

Donanım

Bilginin bilgisayardan iletişim ortamına aktarılmasını sağlamak için, bilgisayarın iç arabiriminin sinyallerini iletişim kanalları üzerinden iletilen sinyallerin parametreleriyle koordine etmek gerekir. Bu durumda, hem fiziksel eşleşme (sinyalin biçimi, genliği ve süresi) hem de kod gerçekleştirilmelidir.

Bilgisayarları iletişim kanalları ile birbirine bağlayan işlevleri yerine getiren teknik cihazlara adaptörler veya ağ adaptörleri denir. Bir adaptör, bir iletişim kanalının bilgisayarlarıyla arayüz sağlar.

İncir. 6.11. Dijital bilgiyi analog bir sinyal yoluyla aktarma yöntemleri:

a - genlik modülasyonu; b - frekans; faz içi

Tek kanallı adaptörlere ek olarak, çok kanallı cihazlar da kullanılır - veri çoklayıcılar   ya da sadece çoklayıcılar.

Veri aktarım çoklayıcı   - çoklu iletişim kanallarına sahip bir bilgisayar arayüz cihazı.

Veri iletim çoğullayıcıları, bilgisayarlı ağ oluşturma sistemlerinde kullanıldı - bilgisayar ağlarının oluşturulmasına yönelik ilk adım. Gelecekte, karmaşık bir yapılandırmaya ve çok sayıda abone sistemine sahip ağların ortaya çıkmasıyla, eşleştirme işlevlerini uygulamak için özel iletişim işlemcileri kullanılmaya başlandı.

Daha önce belirtildiği gibi, dijital bilgiyi bir iletişim kanalı üzerinden iletmek için, bit akışını analog sinyallere dönüştürmek ve iletişim kanalından bir bilgisayara bilgi alırken, ters işlemi gerçekleştirin - analog sinyalleri bir bilgisayar tarafından işlenebilen bir bit akışına dönüştürün. Bu tür dönüşümler özel bir cihaz tarafından gerçekleştirilir - modem.

Modem   - bilgisayardan bir iletişim kanalına iletildiklerinde ve bir iletişim kanalından bir bilgisayara alındıklarında bilgi sinyallerini modüle eden ve demodüle eden bir cihaz.

Bir bilgisayar ağının en pahalı bileşeni iletişim kanalıdır. Bu nedenle, bir dizi bilgisayar ağı oluştururken, birkaç dahili iletişim kanalını harici bir ağa geçirerek iletişim kanallarından tasarruf etmeye çalışırlar. Anahtarlama işlevlerini gerçekleştirmek için özel cihazlar kullanılır - hub.

merkez   - frekans iletişimiyle birkaç iletişim kanalını bire çeviren bir cihaz.

Fiziksel iletim ortamının sınırlı uzunlukta bir kablo olduğu bir LAN'da, ağın uzunluğunu artırmak için özel cihazlar kullanılır - tekrarlayıcı.

tekrarlayıcı   - bu tip fiziksel iletim ortamının sağladığı mesafeden daha fazla bir mesafeye iletirken sinyalin şeklinin ve genliğinin korunmasını sağlayan bir cihaz.

Yerel ve uzak tekrarlayıcılar var. Yerel   tekrarlayıcılar 50 metreye kadar mesafede bulunan ağ parçalarını bağlamanızı sağlar ve uzak   - 2000 metreye kadar.