Информатика

Тема 1: Загальна характеристика систем телекомунікацій.

1. Поняття телекомунікаційної системи і етапи розвитку телекомунікацій.

2. Поняття системи передачі даних.

3. Класифікація ТК систем.

4. Характеристика сучасного стану ТК в Україні.

5. Організація і розробка стандартів в області ТК.

1.1. Поняття телекомунікаційної системи і етапи розвитку телекомунікацій.

ТК - системи віддаленого інформаційного зв’язку.

Телематика - наука про вивчення засобів ТК.

1832 р. - перша ТК система, російський винахідник Шеллінг створив перший електромагнітний телеграф.

1837 р. - азбука Морзе.

1895 р. - Попов. Винахід радіо.

Основні етапи розвитку ТК:

1 - з 1832 р. - створення і розвиток телефону і телеграфу.

2 - з 1895 р. - радіо і телебачення. Етап радіохвильових ТК систем.

3 - з 1957 р. - використання супутників. Етап супутникових ТК систем.

4 - з 1968 р. - поява глобальних комп.мереж. Етап комп’ютерних ТК систем.

5 - з 1980 р. - злиття засобів обчислювальної техніки ті зв’язку - інтегровані ТК системи.

1.2. Поняття системи передачі даних (СПД).

Більшість ТК систем використовуються також і для передачі даних СПД, яка складається з таких компонентів:

Кінечне обладнання даних (ДТЕ) - узагальнене поняття, що використовується для опису пристрою користувача та його частини. Може бути джерелом, отримувачем інформації.

Апаратура каналу даних (ДСЕ) - забезпечення можливості передачі інформації між ДТЕ по каналах певного типу.

Канал передачі даних - сукупність середовища розповсюдження і технічного забезпечення. В залежності від типу сигналів розрізняють аналогові та цифрові канали зв’язку. За режимом використання канали комутовані та виділені; симплексні (передача лише в одному напрямку), напівдуплексні (почергова передача в різних напрямках), дуплексні (одночасна передача в обох напрямках); низькошвидкісні (50-200 біт/с) - телеграф, середньошвидкісні (до 9600 біт/с) - аналоговий телефон, високошвидкісні (понад 19200 біт/с) - ТВ, супутник.

В залежності від конструктивних особливостей можна розділити:

коаксіал (тонкий, товстий);

вита пара (екранована, неекранована);

оптоволоконний кабель.

1.3. Класифікація ТК систем

За типом середовища передачі: провідні (кабельні), безпровідні.

По охоплюванню території: локальні, глобальні:

За способом організації взаємодії: ієрархічні, з опорною підмережею, із зірчатим з’єднанням.

За типом комутації: з комутацією каналів, пакетів, повідомлень.

По використовуваних протоколах.

За використовуваним тех. забезпеченням.

За використаним програмним забезпеченням.

1.4. Характеристика сучасного стану ТК в Україні.

Розвиток ТК в Україні іде по напрямкам:

1. Створення ЛОМ установ

2. Створення шлюзів (вузлів) для виходу на глобальні мережі.

3. Створення спеціалізованих ТК систем відомчого або загального призначення.

На сучасному етапіздійснюється процес цифровізації телефонного зв’язку. В багатьох містах України введена цифрова мережа з інтеграцією послуг (ISDN).

Поширення мобілного з’взку. В Україні поширюється мережа УкрПАК (забезпечує взаємодію з Інтернет). Здійснюється будівництво за проектом ІТУР – передбачає об’єднання волокнооптичними лініями Італію, Турцію, Україну і Росію. В Україні є вихід в Інтернет, Фідонет, GlassnetUkraine та ін. В Україні існує понад 103 провайдери (22 в Києві – Укртелеком, Інфоком, Global Ukrainе і т.ін.)

Тема 2. Еталонна модель взаємодії відкритих систем та протоколів .

1. Основні поняття ЕМ ВВС.

2. Рівневі протоколи.

3. Базові моделі протоколів.

4. Аналізатори протоколів.

2.1. Основні поняття ЕМ ВВС.

Відкритими називаються дві системи, основаних на однакових стандартах. Модель взаємодії ВС була розроблена МОС з МККТТ і названа еталонною тому, що дана модель використовується для побудови реальних систем. В ЕМ використовуються такі поняття:

відкриті системи, прикладний об’єкт (процес), з’єднання, фізичне середовище.

Прикладний об’єкт (процес) – програми, що є джерелами чи отримувачами інформації. З’єднання – процес інформаційного обміну між системами. Фізичне середовище – сукупність тех. обладнання для передачі даних і сама фізична середа. Всі функції ВС згруповано у 7 рівнів. Функції кожного рівня дають можливість виконувати дії вищим рівням. Кожний з 7 рівнів виконує формування пакету, додаючи свої заголовок і кінцеві блоки до повідомлення.

Стандарти – набір семантичних і синтаксичних правил, що визначають поведінку функціональних блоків системи передачі даних. Або – набір правил, дотримання яких забезпечує сумісність тех. та програмних засобів. Інтерфейс – система уніфікованих зв’язків і сигналів, через які з’єднуються пристрої системи. Інтерфейс може бути описаний в певних стандартах.

2.2. Рівневі протоколи.

Фізичний рівень ЕМ визначає фізичні, електричні, функціональні властивості фізичного середовища. Функціїї забезпечують активізацію, підтримку і деактивізацію зв’язку між ДТЕ і ДСЕ.

RS-232c – фізичний стандарт.

Канальний рівень (ланка передачі) - відповідає за надійність і достовірність, здійснює контроль і корекцію помилок, відновлення даних, а також визначає метод доступу до каналу. CRC – цикличний надлишковий код – механізм контролю помилок.

Методи доступу до каналу або протоколу керування каналом зв’язку: детерміновані та недетерміновані. Детерміновані – середовище передачі розділяється між вузлами за допомогою певних механізмів: метод опитування; метод передачі маркера, метод кільцевих слотів, методи без опитування. Недетерміновані – передбачає конкуренцію за середовище передачі: множинний метод доступу з контролем несучої і визначенням колізій (CSMA/CD).

Метод з опитуванням – виділяється головний вузол, який по черзі опитує інші вузли на предмет наявності в них інформації для передачі: зупинка і очікування; ARQ.

Метод без опитування:

Xon/Xoff – вузол починає передачу, якщо від іншого пристрою поступив сигнал Xon (дозвіл на передачу). Закінчення передачі Xoff.

RTS/CTS

TDMA – множинний метод доступу з часовим розділенням.

Метод передачі маркера – постійний рух сигналу-маркеру. Вузол займає маркер і приєднує до нього інформацію. Може бути з пріоритетом або без пріоритету.

Метод кільцевих слотів – як попередній тільки багато маркерів.

Колізія – конкуренція за середовище передачі.

CSMA/CD – кожний вузол прослуховує канал на предмет передачі інформації, якщо він вільний, вузол починає передачу. Якщо в цей момент інші починають передачу, то всі інші вузли припиняють передачу. Передана інформація вважається шумом і вузли знову починають прослуховувати канал.

Мережний рівень – забезпечує маршрутизацію даних, тобто визначають шлях від однієї системи до іншої. Алгоритми маршрутизації повинні забезпечити незалежність від тех. засобів. Протоколи: Х.25, Х.75

Транспортний рівень – забезпечує інтерфейс між мережним рівнем і верхніми рівнями і призначений для відокремлення користувача від фіз. особливостей. Може забезпечуватися розбиття повідомлення на пакети. Протокол: Х.224.

Сеансовий рівень – забезпечує взаємодію користувача з транспортним рівнем. Існують можливості задання параметрів передачі інформації.

Представницький або рівень предствалення даних – конвертація даних з будь-якого формату у формат для низьких рівнів.

Прикладний рівень – підтримка прикладних процесів користувача.

2.3. Базові моделі протоколів

Базова модель Ethernet.

OSI	Internet	Protocols
1. Фізичний 2. Data Link	1. Фізичний
3. Network	2. Internet	IP, ICMP, RIP, DNS, EGP, IGP, GGP
4. Transport	3. Transport	TCP, UDP
5. Session 6. Presentation 7. Application	4. Application	FTP, TELNET, NFS, RPC, SMTP

TCP/IP – сукупність протоколів Інтернету

2.4. Аналізатори протоколів.

Аналізатори протоколів – апаратно-програмні або програмні пристрої, які фізично підключаються до мережі та перехоплюють дані, що передаються по кабелю мережі, декодуючи і аналізуючи деякі з них.

Використовуються аналізатори протоколів з метою оптимізації мереж і забезпечення вимірювання таких показників:

Визначення рабочого навантаження мережі;

Складу протоколів;

Вимірювання ефективності мережних додатків;

Вимірювання продуктивності апаратних пристроїв;

Перевірка сумісності пристроїв в мережі;

Визначити час реакції системи;

Визначення пропускної здатності;

Визначення цілісності передачі інформації.

Приклади аналізаторів:

Sniffer Analyzer (фірма Network General)

1. Стандартний аналізатор для РС.

2. Аналізатор в форматі Pc card (портативні комп’ютери).

3. Розподілені (Distributing Sniffer System)/

Аналізатори підтримують такі моделі протоколів: TCP/IP, SNA, DECNET, NOVELL, OS/2, APPLETEL, X.25 і т. д.

Protolyzer (фірма ProTools).

Тема 3. Засоби організації компю’терних мереж.

1.Загальна характеристика мережних стандартів.

2.Технічні засоби для організації ЛОМ типу Ethernet.

3.Технічні засоби для організації ЛОМ типу Arcnet.

4.Технічні засоби для організації ЛОМ типу Token Ring.

5.Міжмережні пристрої для об’єднання ЛОМ.

3.1. Загальна характеристика мережних стандартів.

Значний вклад в розвиток стандартів комп’ютерних мереж вніс ІЕЕЕ. В 80 р був створений комітет №802, який зайнявся розробкою ряду стандартів, в яких визначалася термінологія, архітектура і протоколи ЛОМ. Основні:

ІЕЕЕ 802.1 - загальний документ, який визначає архітектуру і прикладні процеси керування мережами на підрівні МАС;

ІЕЕЕ 802.2 - визначає протоколи специфікації інтерфейсу між мережним рівнем і підрівнем МАС;

ІЕЕЕ 802.3 - виконує процедури CSMA/CD, описує ряд особливостей побудови Ethernet;

ІЕЕЕ 802.4 - визначення маршрутного доступу до моноканалу (шина);

ІЕЕЕ 802.5 - визначає маркерний доступ по кільцю (Token Ring);

ІЕЕЕ 802.6 - стандарт створення міських мереж MAN (радіус 25 км), кабельне ТВ;

ІЕЕЕ 802.11 - стандарт для радіомережі мобільних комп’ютерів;

ІЕЕЕ 802.12 - стандарт на високошвидкісні мережі 100 VG AnyLAN

Основна відмінність базової моделі ЛОМ від еталонної полягає в тому, що:

1)в моделі ЛОМ фізичний і канальний рівень розбиті на підрівні;

2)верхні рівні не специфікуються.

Фізичний рівень розбитий на 3 підрівні:

-рівень передачі фізичних сигналів;

-рівень модуля з’єднання з середовищем;

-рівень інтерфейсу з модулем з’єднання.

Канальний рівень розбито на 2 підрівня:

-керування логічним каналом;

-управління доступом до логічного середовища МАС.

3.2. Технічні засоби для організації ЛОМ типу Ethernet.

22.05.73 - день народження Ethernet. Співробітник XEROX виклав основні принципи. У 80 р. XEROX, Intel, і DEC затвердили Ethernet 1 як стандарт, 82 р. - Ethernet 2 (коаксіал), 83 р. - стандарт ІЕЕЕ 802.3 (коаксіал, вита пара, оптоволокно).

10 BASE 2 - Тhin Ethernet (тонкий) на основі тонкого коаксіального кабелю RG58. Мережі мають шинну топологію. Обмеження: макс довжина сегменту - 185 м, на кінцях - термінатори 50 Ом (1 з заземленням), ефективна кількість машин - 12-15 шт. (макс - 30), на кожну ЕОМ встановлений адаптер. Кожен вузол прєднаний до мережі за допомогою Т-конектора. BNC - конектори циліндричні, до яких приєднаний кабель. При необхідності розширення мережі використовується додаткове обладнання: прийомо-передачтик, репітер. За допомогою репітерів можеть бути об’єднані не більше 5 сегментів і 2 з них не повинні бути навантажені ЕОМ (просто лінія передачі даних).

10 BASE 5 - Thicknet товстий Ethernet. Мережі мають шинну топологію. Швидкість передачі даних - 10 Мбіт/с. Середовище передачі - товстий коаксіальний кабель (має жовту обмотку). Малогнучкий, використовується для прокладання магістральних каналів між будівлями. Обмеження: макс довжина сегменту - 500 м, на кінцях 50 Ом, термінатори, макс число вузлів в сегменті - 100, макс число сегментів в мережі з двохпортовими регістрами - 5, станцій можуть бути підключені до 3 з 5 сегментів. Підключаються до кабелю за допомогою спеціальних трансіверів (гольчаті трансівери, вампіри). На трансівери є роз’єми ДВ15. Використовуються регістри, трасівери для збільшення мережі.

10 BASE T - twisted pair (Ethernet вита пара). Є найбільш популярним. Підтримує (візуально) мережу типу зірка, але фактично - шина.(використовує той же метод доступу, що і 10 BASE 5. Використовується неекранована вита пара категорії 3 і 5 UTP. На мережних платах використовуються телефонні роз’єми RS45. Кожен вузол підключається до центрального пристою (концентратора, HUB) окремим кабелем через порт UTP. Концентратор, як і репітер, регенерує сигнали, що поступають в кожен його порт, перш ніж відсилати їх далі. Концентратори 10 BASE Т є багатопортовими повторювачами. HUBи можуть бути з різною кількістю портів (4,8,12,16). У відповідності до них підключають таку ж кількість комп’ютерів. Концентратори крім портів UTP мають досить часто порти BNC і AUI для зв’язку з різними стандартами Ethernet. Концентратори називають інтелектуальними кабельними конценраторамиі використовують, як міжмережні пристрої. Обмеження: макс довжина сегменту (відводів) - 100 м, макс число відводів - 1024, макс число послідовно включених сегментів - 5, макс діаметр мережі - 500 м, макс число концентраторів - 4.

Існують інші стандарти Ethernet. Волокнооптичні 10 і 100 Мбіт - 10 BASE F, макс довжина відводів - 2100 м, використовують спеціальні конектори і концентратори. Switching Ethernet 10 Мбіт, використовує замість центральних пристроїв не концентратори, а комутатори. Комутатор передає інформацію не всім вузлам, а лише тому, якому вона призначена.

100 BASE Т - fast Ethernet - модифікація попереднього

100 BASE ТХ - дві виті пара категорії 5.

100 BASE Т4 - чотири виті пари категорії 3,4,5.

Технологія 100 BASE VG - AnyLAN - підтримує типи кадрів не лише Ethernet, а і Token Ring, топологія - зірка.

Є одногігабітний Ethernet. Може бути TP/оптоволокно.

1000 BASE - 5X - одномодове оптоволокно.

1000 BASE LX - багатомодове оптоволокно.

1000 BASE T - UTP 5 категорії.

Відстані між вузлами 2 км, 500 м, 100 м відповідно.

3.3. Тех. засоби для організації мереж типу Arcnet

Одна з найстаріших топологій побудови ЛОМ (77р.), дешева і проста. Швидкість передачі - 10 Мб/с. використовується маркерно-шинний метод доступу. Стандарт підтримує зірчату і шинну топологію фізично, але логічно - кільце.

Кожний сегмент шини Arcnet може містити до 8 вузлів і мати довжину до 300м.

Розрізняють активні і пасивні концентратори. Активні перед тим, як передати сигнал підсилюють його.

Малюнок

При створенні мережі використовуються такі елементи компоновки:

мережні плати;

кабель марки RG62 75 Ом або екранована вита пара;

BNC конектори для під’єднання кабеля до мережної плати і концентратора;

пасивні HUB;

активні HUB;

термінатори для невикористаних на HUB портів.

Обмеження на при з’єднанні обладнання:

Відстань між пасивними HUB і ЕОМ не більше 30 м;

Відстані між пасивним HUB і активним HUB до 300м;

Відстань між активним HUB і ЕОМ до 600м.

Якщо в мережі лише 2 ЕОМ, то розміри мережі можуть досягати 6 км. Активний розгалужувач може з’єднуватись з активним, пасивним і ЕОМ. Пасивний HUB тільки з активним або ЕОМ. Не можна робити кільце.

3.4. Тех. засоби для організації мереж типу Token Ring.

Token Ring - розроблена IBM, описана в стандарті ІЕЕЕ25. Мета - побудова платформи для надійної високопродуктивної роботи мереж з детермінованими характеристиками.

Метод доступу до каналу з передачею маркера, кільце і фізично, і логічно.

Використовуються 16 Мб/с ТК, переміщується два маркери і підтримуються кадри повідомлень різного розміру.

На кожний вузел встановлюється мережна плата. Має телефонний роз’єм (UTP-порт) і 9-ти контактний MAU-пристрій багатостанційного доступу.

Малюнок.

Кожний MAU має 8 портів для підключення ЕОМ. Розширення мережі відбувається за допомогою 2 портів, розміщених на кінцях MAU. Т.ч. щоб розширити мережу до 16 вузлів необхідно з’єднати між собою RI, RO. Невикористані порти RI, RO є нормально замкнутими, т.т. автоматично закільцьовують кабельні з’єднання, утворюючи активне кільце. Порти для підключення ЕОМ мають такий же спосіб підключення.

При з’єднанні обладнання необхідно враховувати обмеження:

макс відстань між MAU і ЕОМ (MAU) до 45м; в кільце мобуть бути підключено не більше 96 машин.

Стандартом Token Ring підтримуються 7 типів кабільних з’єднань. (кабельна система IBM).

У випадку підведення великої кількості кабелів до області доцільно використовувати комунікаційну панель, яка забезпечить гнучкість при переміщенні кабелів розгалужень з 1 MAU і на інше.

Всі MAU і комунакаційна панель монтуються на одній стойці. Технологія FDDI.

3.5. Тех засоби для об’єднання ЛОМ.

Трансівери, репітери, концентратори, комутатори використовуються для об’єднання декількох вузлів у потрібну конфігурацію мережі.

Трансівери - двонаправлена передача між адаптером і мережним кабелем або двома відрізками мережного кабелю. При цьому сигнал може підсилюватись або перетворюватись в іншу форму. Зазвичай трансівери двоточкові (1 вх, 1 вих).

Повторювачі (репітери) - призначені для відновлення форми сигналу, спотвореного проходженням довгою лінією; не змінюють інформацію в пакеті як і трансівери. Вимагають джерел зовнішнього живлення.

Концентратори - для підключення декількох абонентів мережі. Пасивні концентратори виконують функції зібраних в одному місці