Ефективното използване на IP е невъзможно без използването на мрежови технологии. Компютърната мрежа е колекция работни станции(например базирани на персонални компютри), свързани помежду си канали за предаване на данни,през които циркулират съобщения.Мрежовите операции се управляват от набор от правила и конвенции - мрежов протокол,който определя техническите параметри на оборудването, необходимо за съвместна работа, сигнали, формати на съобщения, методи за откриване и коригиране на грешки, алгоритми за работа на мрежови интерфейси и др.

Локалните мрежи позволяват ефективно използване на такива системни ресурси като бази данни, периферни устройства като лазерни принтери, високоскоростни магнитни дискове с голям обем и т.н., както и използване на електронна поща.

Глобалните мрежи се появиха, когато беше създаден протокол, който ви позволява да свързвате локални мрежи една с друга. Това събитие обикновено се свързва с появата на двойка взаимосвързани протоколи - протокол за управление на предаването / протокол за интернет мрежа TCP / IP (предаване контрол протокол/ интернет протокол), който на 1 януари 1983 г. свързва мрежата ARPANET и информационната мрежа за отбраната на САЩ в една система. Така се създава „мрежата от мрежи” – Интернет. други важно събитиев историята на Интернет беше създаването на разпределена хипертекстова информационна система WWW (от английски, World Wide Мрежа - "Световната мрежа"). Това стана възможно благодарение на разработването на набор от правила и изисквания, които улесняват писането на софтуер за работни станции и сървъри. И накрая, третото важно събитие в историята на Интернет беше разработването на специални програми, които улесняват търсенето на информация и обработват текстови документи, изображения и звуци.

Интернет мрежата се състои от компютри, които са нейните постоянни възли (те се наричат домакинот английски. домакин- собственик) и терминали,които се свързват с хоста. Хостовете са свързани помежду си чрез интернет протокол и всеки персонален компютър може да се използва като терминал чрез стартиране на специален програма емулатор.Такава програма му позволява да се „преструва“ на терминал, тоест да приема команди и да изпраща същите отговорни сигнали като истински терминал. За да реши проблема с отчитането на милиони компютри, свързани към една мрежа, Интернет използва уникални кодове - номер и име, които се присвояват на всеки компютър. Имената на държавите се използват като част от името (Русия - RU, Великобритания - UK, Франция - FR), а в САЩ - видове организации (търговски - COM, образователна система EDU, мрежови услуги - NET).

За да се свържете с мрежата чрез интернет протокола, трябва да се съгласите с организацията доставчик (от англ. доставчик - доставчик), който ще пренасочи информация чрез мрежовия протокол TCP / IP през телефонни линии към този компютър чрез специално устройство - модем.Обикновено интернет доставчиците при регистрация на нов абонат му дават специално написан софтуерен пакет, който автоматично инсталира необходимия мрежов софтуер на компютъра на абоната.

Интернет предоставя на потребителите много различни ресурси. От гледна точка на използването на Интернет за образователни цели най-голям интерес представляват две - системата от файлови архиви и базата данни на World Wide Web (WWW, "World Wide Web"),

Системата за архивиране на файлове става достъпна чрез FTP протокол { Файл Трансфер протокол - протокол за прехвърляне на файлове); тази архивна система се нарича FTP архиви. FTP архивите са разпределено хранилище на различни данни, натрупани в продължение на 10-15 години. Всеки потребител може да получи анонимен достъп до това хранилище и да копира материалите, които го интересуват. Командите на протокола FTP определят параметрите на канала за пренос на данни и самия процес на прехвърляне, както и характера на работата с файловата система. FTP протоколът позволява на потребителите да копират файлове от един свързан към мрежата компютър на друг. Друг инструмент, протоколът за машинен достъп Telnet, ви позволява да се свържете с друг терминал по същия начин, както се свързвате по телефона с друг абонат, и да работите съвместно с него.

Характеристика на WWW разпределената хипертекстова информационна система е използването на хипертекстови връзки, които позволяват преглед на материалите в реда, в който са избрани от потребителя.

WWW е изграден върху четири крайъгълни камъка:

    език за маркиране на хипертекст за HTML документи;

    универсален начин за URL адресиране;

    HTTP протокол за доставка на хипертекстови съобщения;

    общ CGI шлюз.

Стандартният обект за съхранение в база данни е HTML документ, който съответства на обикновен текстов файл. Клиентските заявки се обслужват от програма, наречена HTTP- сървър.Той реализира HTTP комуникация { хипер текст Трансфер протокол - Hypertext Transfer Protocol), който е добавка към TCP/IP - стандартния протокол на Интернет. Завършеният информационен обект, който се показва от програмата от клиента на потребителя при достъп до информационния ресурс, е страница www бази данни,

Местоположението на всеки ресурс се определя унифицираниуказател на ресурсURL адрес(от английски. Униформа ресурс локатор). Стандартният URL адрес се състои от четири части: формат за прехвърляне (тип протокол за достъп), името на хоста, където се намира исканият ресурс, пътя до този файл и името на файла. Използвайки системата за именуване на URL адреси, връзките в хипертекст описват местоположението на документа. Комуникацията с всички мрежови ресурси се осъществява чрез един потребителски интерфейс CUI (често срещани потребител Интерфейс). Основната цел на този инструмент е да осигури еднакъв поток от данни между сървъра и приложната програма, която работи под негов контрол. Прегледът на информационен ресурс се извършва с помощта на специални програми - браузъри(от английски. разглеждате - прочетете, прегледайте).

Терминът "браузър" не се отнася за всички интернет ресурси, а само за тази част от тях, която се нарича "World Wide Web". Само тук се използва протоколът HTTP, който е необходим за прехвърляне на документи, написани на езика HTML, а браузърът е програма, която разпознава HTML кодовете за форматиране на прехвърления документ и го показва на екрана на компютъра във вида, който авторът е предвидил , с други думи, програмата, която разглежда HTML документ.

Към днешна дата са разработени голям брой браузър програми за Интернет. Сред тях са Netscape Navigator, MS Internet Explorer, Mosaic, Tango, Ariadna, Cello, Lynx.

Нека се спрем на това как работят зрителите (браузърите).

Обработката на данни в HTTP се състои от четири етапа: отваряне на връзка, препращане на съобщение със заявка, препращане на данни за отговор и затваряне на връзка.

За да отвори връзка, браузърът World Wide Web се ​​свързва с HTTP сървъра (уеб сървър), посочен в URL адреса. След установяване на връзката WWW браузърът изпраща съобщение със заявка. Той казва на сървъра кой документ е необходим. След обработка на заявката, HTTP сървърът изпраща исканите данни към WWW сървъра. Всички тези действия се виждат на екрана на монитора - всичко това се извършва от браузъра. Потребителят вижда само основната функция, която е индикацията, т.е. изборът на хипервръзки от общия текст. Това се постига чрез промяна на модела на показалеца на мишката: когато показалецът удари хипервръзка, той се завърта от "стрелката" към "сочещия пръст" - ръка с изпънат показалец. Ако щракнете върху бутона на мишката в този момент, браузърът ще "напусне" адреса, посочен в хипервръзката.

Технологията на HTTP сървъра е толкова проста и евтина, че няма ограничения за създаване на подобна на WWW система в рамките на една организация. Тъй като е необходимо само вътрешна локална мрежа с TCP / IP протокол, е възможно да се създаде малък (в сравнение с глобалния) хипертекст "Web".Тази технология за създаване на интернет подобни локални мрежи се нарича Intranet.

В момента повече от 30 терабита информация (това е около 30 милиона книги от 700 страници всяка) се движат месечно в интернет, а броят на потребителите, според различни оценки, е от 30 до 60 милиона души.

  • Предговор
  • Глава 1.
    Исторически предпоставки за развитие на високоскоростни мрежи за данни
  • Глава 2
    Референтен модел на взаимодействие на отворени системи EMBOS (Open System Interconnection - OSI model)
  • Глава 3
    Международни организации по стандартизация
  • Глава 4
    Физическо и логическо кодиране на данни
  • Глава 5
    Теснолентови и широколентови системи. Мултиплексиране на данни
  • Глава 6
    Режими на пренос на данни. Средства за предаване
  • Глава 7
    Структурни кабелни системи
  • Глава 8
    Топологии на системи за предаване на данни
  • Глава 9
    Методи за достъп до канала
  • Глава 10
    Превключващи технологии
  • Глава 11
    Комуникация на мрежови сегменти
  • Литература

Глава 5. Теснолентови и широколентови системи. Мултиплексиране на данни

Теснолентовата система (бейсбенд) използва метод за предаване на цифров сигнал. Въпреки че цифровият сигнал има широк спектър и теоретично заема безкрайна честотна лента, на практика честотната лента на предавания сигнал се определя от честотите на основните му хармоници. Те дават основния енергиен принос за формирането на сигнала. В теснолентова система предаването се извършва в оригиналната честотна лента, няма прехвърляне на спектъра на сигнала към други честотни области. В този смисъл системата се нарича теснолентова. Сигналът заема почти цялата честотна лента на линията. За регенериране на сигнала и усилването му в мрежите за данни се използват специални устройства - повторители (ретранслатор, повторител).

Пример за изпълнение на теснолентово предаване са локалните мрежи и съответните IEEE спецификации (например 802.3 или 802.5).

Преди това теснолентовото предаване поради затихване на сигнала се използваше на разстояния от порядъка на 1-2 km по коаксиални кабели, но в съвременните системи, благодарение на различни видове кодиране и мултиплексиране на сигнали и видове кабелни системи, ограниченията бяха изтласкани обратно до 40 километра или повече.

Терминът широколентово (широколентово) предаване първоначално е бил използван в телефонните комуникационни системи, където е обозначавал аналогов канал с честотен диапазон (широчина на честотната лента) над 4 kHz. За да се спестят ресурси при предаване на голям брой телефонни сигнали с честотна лента 0,3-3,4 kHz, са разработени различни схеми за уплътняване (мултиплексиране) на тези сигнали, за да се осигури предаването им по един кабел.

При високоскоростни мрежови приложения широколентовото предаване означава, че вместо импулс за предаване на данни се използва аналогов носител. По аналогия терминът широколентов интернет' означава, че използвате честотна лента, по-голяма от 128 Kbps (Европа) или 200 Kbps (САЩ). Широколентовата система има висока честотна лента, осигурява високоскоростни данни и мултимедийна информация (глас, видео, данни). Примери за това са ATM мрежи, B-ISDN, Frame Relay, CATV мрежи за кабелно излъчване.

Терминът "мултиплексиране" се използва в компютърните технологии по много начини. Под това разбираме комбинацията от няколко комуникационни канала в един канал за предаване на данни.

Ние изброяваме основните техники за мултиплексиране: честотно мултиплексиране - Frequency Division Multiplexing (FDM), времево мултиплексиране - Time Division Multiplexing (TDM) и спектрално мултиплексиране или мултиплексиране по дължина на вълната (wave) - Wavelength Division Multiplexing (WDM).

WDM се използва само в оптични системи. Кабелната телевизия например използва FDM.

FDM

При честотно мултиплексиране на всеки канал се присвоява собствен аналогов носител. В този случай всеки тип модулация или комбинация от тях може да се използва в FDM. Например в кабелната телевизия коаксиален кабел с честотна лента 500 MHz осигурява предаване на 80 канала по 6 MHz всеки. Всеки от тези канали на свой ред се получава чрез мултиплексиране на подканали за аудио и видео предаване.

TDM

При този тип мултиплексиране нискоскоростните канали се комбинират (обединяват) в един високоскоростен, през който се предава смесен поток от данни, образуван в резултат на агрегация на оригиналните потоци. На всеки нискоскоростен канал се присвоява собствен времеви интервал (продължителност от време) в рамките на цикъл с определена продължителност. Данните се представят като битове, байтове или блокове от битове или байтове. Например, на канал A се присвояват първите 10 бита в рамките на интервал от време с дадена продължителност (кадър, кадър), на канал B се присвояват следващите 10 бита и т.н. В допълнение към битовете данни, рамката включва служебни битове за синхронизиране на предаване и други цели. Рамката има строго определена дължина, която обикновено се изразява в битове (например 193 бита) и структура.

Мрежови устройства, които мултиплексират потоци от данни на нискоскоростни канали (притоци, компонентни потоци) в общ агрегиран поток (агрегат) за предаване по един физически канал, се наричат ​​мултиплексори (мултиплексор, mux, mux). Устройствата, които разделят агрегирания поток на компонентни потоци, се наричат ​​демултиплексори.

Синхронните мултиплексори използват фиксирано разделение на времевите интервали. Данните, принадлежащи към определен компонентен поток, имат еднаква дължина и се предават в един и същи времеви слот във всеки кадър на мултиплексирания канал. Ако информацията не се предава от някое устройство, тогава неговият времеви интервал остава празен. Stat muxes решават този проблем чрез динамично присвояване на свободен времеви интервал на активното устройство.

WDM

WDM използва различни дължини на вълната на светлинния сигнал, за да организира всеки канал. Всъщност това е специален вид честотно мултиплексиране при много високи честоти. При този тип мултиплексиране предавателите работят на различни дължини на вълната (например 820nm и 1300nm). След това лъчите се комбинират и предават по един оптичен кабел. Приемащото устройство разделя предаването по дължина на вълната и насочва лъчите към различни приемници. За обединяване / разделяне на канали по дължина на вълната се използват специални устройства - съединители (съединител). Следното е пример за такова мултиплексиране.

Фиг.5.1. WDM мултиплексиране

Сред основните конструкции на съединителите се прави разграничение между отразяващи съединители и централно симетрични отразяващи съединители (SCR). Отразяващите съединители са малки парченца стъкло, „усукани“ в центъра под формата на звезда. Броят на изходните лъчи съответства на броя на портовете на съединителя. А броят на портовете определя броя на устройствата, които предават на различни дължини на вълната. По-долу са показани два вида отразяващи съединители.

Фиг.5.2. предавателна звезда

Фиг.5.3. отразяваща звезда

Централно симетричният отразяващ съединител използва отражението на светлината от сферично огледало. В този случай входящият лъч се разделя на два лъча симетрично на центъра на огъване на огледалната сфера. Когато огледалото се завърти, позицията на извивката на сферата се променя и съответно се променя пътя на отразения лъч. Можете да добавите трети оптичен кабел (влакно) и да пренасочите отразения лъч към още един порт. В основата на тази идея е реализацията на WDM - мултиплексори и оптични комутатори.

Фиг.5.4. Централно симетричен отразяващ съединител

Оптичните мултиплексори могат да бъдат изпълнени не само с CSR съединители, но и с отразяващи филтри и дифракционни решетки. Те не са обхванати в този урок.

Основните фактори, които определят възможностите на различните реализации, са смущаващи кръстосани смущения и разделяне на канали. Размерът на кръстосаните смущения определя колко добре са разделени каналите и, например, показва каква част от мощността на 820-nm лъч е била на 1300-nm порт. Прихващане от 20 dB означава, че 1% от сигнала се е появил на грешен порт. За да се осигури надеждно разделяне на сигналите, дължините на вълните трябва да бъдат разположени „широко“. Трудно е да се разпознаят близки дължини на вълните, като 1290 и 1310 nm. Обикновено се използват 4 схеми на мултиплексиране: 850/1300, 1300/1550, 1480/1550 и 985/1550 nm. Най-добри функциидокато те имат CSR-съединители със система от огледала, например две (фиг. 5.5).

Фиг.5.5. SCR съединител с две огледала

WDM, който е една от трите разновидности на WDM, заема средна позиция по отношение на ефективността на спектъра. В WDM системите се комбинират спектрални канали, чиито дължини на вълните се различават една от друга с 10 nm. Най-продуктивната технология е DWDM (Dense WDM). Той осигурява комбинация от канали, раздалечени в спектъра с не повече от 1 nm, а в някои системи дори с 0,1 nm. Поради това плътно разпределение на сигнала в спектъра, цената на DWDM оборудването обикновено е много висока. Спектралните ресурси се използват най-малко ефективно в нови системи, базирани на CWDM технология (груб WDM, разредени WDM системи). Тук спектралните канали са разделени от поне 20 nm (в някои случаи тази стойност достига 35 nm). CWDM системите обикновено се използват в градски мрежи и локални мрежи, където ниската цена на оборудването е важен фактор и са необходими 8-16 WDM канала. CWDM оборудването не е ограничено до една част от спектъра и може да работи в диапазона от 1300 до 1600 nm, докато DWDM оборудването е обвързано с по-тесен диапазон от 1530 - 1565 nm.

заключения

Теснолентовата система е система за предаване в оригиналната честотна лента, използваща цифрови сигнали. За да предадат няколко теснолентови канала в един широколентов канал, съвременните предавателни системи по медни кабели използват TDM времево мултиплексиране. Оптичните системи използват WDM вълново мултиплексиране.

Допълнителна информация

Контролни въпроси

  • Устройството, в което всички входящи информационни потоци са обединени в един изходен интерфейс, изпълнява следните функции:
    • превключвател
    • повторител
    • мултиплексор
    • демултиплексор
  • Десет сигнала, всеки от които изисква 4000 Hz честотна лента, се мултиплексират в един канал с помощта на FDM. Каква трябва да бъде минималната честотна лента на мултиплексирания канал с ширина на предпазния интервал от 400 Hz?
    • 40800 Hz
    • 44000 Hz
    • 4800 Hz
    • 43600 Hz

Обръща се внимание на набиращата популярност технология софтуерно дефиниранмрежи.<...>Разбира се, в този случай е необходимо да се предвидят изисквания за други показатели, които определят понятието QoS(качество на услугите).<...>Ето описание на технологии като ATM, SDH, MPLS-TP, PBB-TE.<...>Към ръководството е приложено резюмепринципи на изграждане софтуерно дефиниранмрежи, които набират популярност напоследъквсе по-популярни.<...>Дадено е описание на технологията за виртуализация на мрежовите функции NFV(Виртуализация на мрежови функции), сравнение SDNИ NFV. <...>Физически сряда предаванеданни Основни характеристикифизически среди. <...>Физически сряда предаванеданни (носител) могат да бъдат кабел, земна атмосфера или космическо пространство.<...> Кабелипо-висок категорииимат повече навивки на единица дължина.<...> Кабели категории 1 се използват там, където изискванията за битрейт са минимални.<...> Кабели категории 2 бяха използвани за първи път от IBM при изграждането на собствена кабелна система.<...> Кабели категории 4 е леко подобрена версия кабели категории 3. <...> висока скорост излъчванебезжичните медии, базирани на данни, се обсъждат в глава 7.<...>Изборът на топология на мрежата е най-важната задача, която трябва да се реши при нейното изграждане и се определя от изискванията за ефективност и структурен надеждност. <...>Работата по стандартизацията на отворените системи започва през 1977 г. През 1983 г. справ модел WOS- повечето общо описаниеконструкции за строителни стандарти.<...> Модел WOS, който определя принципите на връзката между отделните стандарти, е основата за паралелното развитие на много стандарти и осигурява постепенен преход от съществуващи реализации към нови стандарти.<...>справка модел WOSне определя протоколите и интерфейсите на взаимодействие, структурата и характеристиките на физическите средства за връзка.<...>Трето, мрежа ниво, извършва маршрутизиране<...>

Мрежови_технологии_за_високоскоростен_пренос_на_данни._Урок_за_университети._-_2016_(1).pdf

UDC 621.396.2 LBC 32.884 B90 Рецензенти: доктор на инженерните науки. науки, професор по техн. науки, професор; Д-р Будилдина Н. В., Шувалов В. П. B90 Мрежови технологии за високоскоростно предаване на данни. Учебник за ВУЗ / Ред. Професор В. П. Шувалов. - М.: Гореща линия - Телеком, 2016. - 342 с.: ил. ISBN 978-5-9912-0536-8. В компактна форма са очертани проблемите на изграждането на инфокомуникационни мрежи, които осигуряват високоскоростен пренос на данни. Представени са раздели, които са необходими, за да се разбере как е възможно да се осигури предаване не само с висока скорост, но и с други показатели, характеризиращи качеството на предоставяната услуга. Дадено е описание на протоколите на различни нива на референтния модел на взаимодействие на отворени системи, технологии на транспортни мрежи. Разглеждат се проблемите на предаването на данни в безжичните комуникационни мрежи и съвременните подходи, които осигуряват предаването на големи количества информация в приемливи периоди от време. Обръща се внимание на все по-популярната технология на софтуерно дефинираните мрежи. За студенти, обучаващи се в направление на обучение „Инфокомуникационни технологии и комуникационни системи” ОКС (степени) „бакалавър” и „магистър”. Книгата може да се използва за подобряване на уменията на телекомуникационните работници. LBC 32.884 Будилдина Надежда Вениаминовна, Шувалов Вячеслав Петрович Мрежови технологии за високоскоростен трансфер на данни Учебник за университети Всички права запазени. Никаква част от тази публикация не може да бъде възпроизвеждана под никаква форма или по какъвто и да е начин без писменото разрешение на притежателя на авторските права. Будилдина, В.П. Шувалов Л. Д. Г. Неволин Г. Доросински

Страница 2

Заглавие Въведение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Литература за въведение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Глава 1. Основни понятия и определения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.1. Информация, съобщение, сигнал. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2. Скорост на трансфер на информация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3. Физическата среда за предаване на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 1.4. Методи за преобразуване на сигнали. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.5. Методи за множествен достъп до околната среда. . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1.6. Телекомуникационни мрежи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.7. Организация на работата по стандартизация в областта на предаването на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 1.8. Еталонен модел на взаимодействие на отворени системи. . . . . . . 47 1.9. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 1.10. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Глава 2. Осигуряване на показатели за качество на услугата. . 58 2.1. Качество на обслужване. Общи положения. . . . . . . . . . . . . . . 58 2.2. Осигуряване на вярност на предаването на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2.3. Осигуряване на показатели за конструктивна надеждност. . . . . . . . 78 2.4. QoS маршрутизиране. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.5. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2.6. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Глава 3. Локални мрежи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1. LAN протоколи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.1. Ethernet технология (IEEE 802.3). . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 3.1.2. Технология Token Ring (IEEE 802.5). . . . . . . . . . . . . . . 93 3.1.3. FDDI технология. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 3.1.4. Бърз Ethernet (IEEE 802.3u) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 3.1.5. 100VG-AnyLAN технология. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.1.6. Високоскоростна Gigabit Ethernet технология. . . . . 102 3.2. Технически средства, които осигуряват функционирането на високоскоростни мрежи за пренос на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.1. Концентратори. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2.2. Мостове. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 3.2.3. Превключватели. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 3.2.4. STP протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 3.2.5. Рутери. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 3.2.6. Шлюзове. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.2.7. Виртуални локални мрежи (Virtual local area Network, VLAN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

Страница 341

342 Съдържание 3.3. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 3.4. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Глава 4. Протоколи на ниво връзка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 4.1. Основни задачи на линк слоя, функции на протокола 138 4.2. Байт-ориентирани протоколи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 4.3. битово ориентирани протоколи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.3.1. HDLC (High-Level Data Link Control) протокол за ниво на връзката. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 4.3.2. SLIP (Serial Line Internet Protocol) кадров протокол. 152 4.3.3. PPP протокол (Point-to-Point Protocol - протокол от точка до точка). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 4.4. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 4.5. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Глава 5. Протоколи на мрежовия и транспортния слой. . . . . . . . 161 5.1. IP протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 5.2. IPv6 протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 5.3. RIP протокол за маршрутизиране. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 5.4. OSPF протокол за вътрешно маршрутизиране. . . . . . . . . . . . . . 187 5.5. BGP-4 протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 5.6. Протокол за резервиране на ресурси - RSVP. . . . . . . . . . . . . . 203 5.7. RTP (Transport Protocol в реално време) протокол за трансфер. . . . 206 5.8. DHCP (протокол за динамична конфигурация на хост). . . 211 5.9. LDAP протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 5.10. Протоколи ARP, RARP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 5.11. TCP (Протокол за контрол на предаването). . . . . . . . . . . . 220 5.12. UDP (User Datagram Protocol) протокол. . . . . . . . . . . . . . . . . 229 5.13. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 5.14. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 Глава 6. Транспортни IP мрежи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 6.1. АТМ технология. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 6.2. Синхронна цифрова йерархия (SDH). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 6.3. Мултипротоколно превключване на етикети. . . . . . . . . . . . . . . 245 6.4. Оптична транспортна йерархия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 6.5. Модел и йерархия на Ethernet за транспортни мрежи. . . . . . 256 6.6. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.7. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261 Глава 7. Безжични технологии за високоскоростно предаване на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7.1. Wi-Fi технология (Wireless Fidelity). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 7.2. Технология WiMAX (Световна оперативна съвместимост за микровълнов достъп). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264

Страница 342

343 7.3. Преход от WiMAX към LTE технология (LongTermEvolution). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 7.4. Състояние и перспективи на високоскоростните безжични мрежи. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 7.5. Контролни въпроси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 7.6. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 Глава 8. В заключение: Някои съображения относно „Какво трябва да се направи, за да се осигури високоскоростен трансфер на данни в IP мрежи“ . 279 8.1. Традиционно предаване на данни с гарантирана доставка. проблеми. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 8.2. Алтернативни протоколи за пренос на данни с гарантирана доставка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 8.3. Алгоритъм за контрол на претоварването. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 8.4. Условия за осигуряване на предаване на данни с висока скорост. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 8.5. Неявни проблеми при осигуряване на високоскоростен трансфер на данни. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 8.6. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Приложение 1. Софтуерно дефинирани мрежи. . . . . . . . . . 302 P.1. Общи положения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 P.2. OpenFlow протокол и превключвател OpenFlow. . . . . . . . . . . . . . 306 P.3. NFV мрежова виртуализация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 P.4. PCS стандартизация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 P.5. SDN в Русия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 P.6. Библиография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 Термини и определения. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

Анализирайки историческия опит в създаването и развитието на мрежови технологии за високоскоростен трансфер на информация, трябва да се отбележи, че основният фактор, довел до появата на тези технологии, е създаването и развитието на компютърните технологии. На свой ред стимулът за създаване на компютърни технологии (електронни компютри) беше вторият Световна война. Дешифрирането на кодираните съобщения на германските агенти изискваше огромно количество изчисления и те трябваше да се извършат веднага след радиоприхващането. Затова британското правителство създава тайна лаборатория за създаване на електронен компютър, наречен COLOSSUS. Известният британски математик Алън Тюринг участва в създаването на тази машина и това е първият електронен цифров компютър в света.

Втората световна война оказва влияние върху развитието на компютърните технологии в Съединените щати. Армията се нуждаеше от маси за стрелба, които да се използват при насочване на тежка артилерия. През 1943 г. Джон Моушли и неговият ученик Дж. Преспер Екерт започват да проектират електронен компютър, който наричат ​​ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer - електронен цифров интегратор и калкулатор). Състои се от 18 000 вакуумни тръби и 1500 релета. ENIAC тежал 30 тона и консумирал 140 киловата електроенергия. Машината имаше 20 регистъра, всеки от които можеше да съдържа 10-битово десетично число.

След войната на Мошли и Екерт е позволено да организират училище, където да говорят за работата си на колеги учени. Скоро други изследователи се заели с проектирането на електронни компютри. Първият работещ компютър беше EDS AC (1949). Тази машина е проектирана от Морис Уилкс от университета в Кеймбридж. След това идват JOHNIAC - в Rand Corporation, ILLIAC - в Университета на Илинойс, MANIAC - в лабораторията в Лос Аламос и WEIZAC - в института Weizmann в Израел.

Eckert и Moushley скоро започват работа по машината EDVAC (Електронен дискретен променлив компютър), последван от разработването на UNIVAC (първият електронен сериен компютър). През 1945 г. Джон фон Нойман, който създава принципите на съвременните компютърни технологии, участва в тяхната работа. Фон Нойман осъзнава, че изграждането на компютри с много превключватели и кабели отнема време и е много досадно. Той стигна до идеята програмата да бъде представена в паметта на компютъра в цифров вид заедно с данните. Той също така отбеляза, че десетичната аритметика, използвана в машината ENIAC, където всяка цифра е представена от 10 вакуумни тръби (1 тръба включена, 9 изключени), трябва да бъде заменена от двоична аритметика. Машината на фон Нойман се състоеше от пет основни части: памет - RAM, процесор - CPU, вторична памет - магнитни барабани, ленти, магнитни дискове, входни устройства - четене от перфокарти, устройства за извеждане на информация - принтер. Именно необходимостта от прехвърляне на данни между части на такъв компютър стимулира развитието на високоскоростното предаване на данни и организирането на компютърни мрежи.

Първоначално за прехвърляне на данни между компютри се използват перфоленти и перфокарти, след това магнитни ленти и сменяеми магнитни дискове. В бъдеще се появи специален софтуер (софтуер) - операционни системи, които позволяват на много потребители от различни терминали да използват един процесор, един принтер. В същото време терминалите на голяма машина (мейнфрейм) могат да бъдат отстранени от нея на много ограничено разстояние (до 300-800 м). С развитието на операционните системи стана възможно свързването на терминали към мейнфрейми чрез обществени телефонни мрежи с увеличаване както на броя на терминалите, така и на съответните разстояния. Нямаше обаче общи стандарти. Всеки производител на големи компютри разработи свои собствени правила (протоколи) за свързване и по този начин изборът на производител и технология за пренос на данни за потребителя стана доживотен.

Появата на евтини интегрални схеми направи компютрите по-малки, по-достъпни, по-мощни и по-специализирани. Компаниите вече можеха да си позволят да имат няколко компютъра, предназначени за различни отдели и задачи и пуснати от различни производители. В тази връзка се появи нова задача: свързване на групи от компютри помежду си (Interconnection). Първите компании, които тези "острови" свързваха, бяха IBM и DEC. Протоколът за пренос на данни на DEC беше DECNET, който вече не се използва днес, а този на IBM беше SNA (System Network Architecture – първата мрежова архитектура за пренос на данни за компютри от серия IBM 360). Въпреки това компютрите от един производител все още бяха ограничени до свързване със себеподобни. При свързване на компютри от друг производител е използвана софтуерна емулация за симулиране на работата на желаната система.

През 60-те години на миналия век правителството на САЩ постави задачата да осигури трансфера на информация между компютри на различни организации и финансира разработването на стандарти и протоколи за обмен на информация. ARPA, изследователската агенция на Министерството на отбраната на САЩ, се зае със задачата. В резултат на това беше възможно да се разработи и внедри компютърната мрежа ARPANET, чрез която бяха свързани федералните организации на САЩ. TCP/IP протоколите и комуникационната технология Интернет към Интернет на Министерството на отбраната на САЩ (DoD) бяха внедрени в тази мрежа.

Персоналните компютри, които се появяват през 80-те години, започват да се комбинират в локални мрежи (LAN - Local Area Network).

Постепенно се появяват все повече и повече производители на оборудване и съответно софтуер (MO), провеждат се активни разработки в областта на взаимодействието между оборудване от различни производители. В момента се наричат ​​мрежи, които включват оборудване и MO от различни производители разнородни мрежи(разнообразен). Необходимостта да се „разбираме“ води до необходимостта да се създават не корпоративни правила за трансфер на данни (например SNA), а общи за всички. Има организации, които създават стандарти за предаване на данни, определят се правилата, по които могат да работят частни клиенти, телекомуникационни компании, правилата за комбиниране на разнородни мрежи. Такива международни организации за стандартизация включват например:

  • ITU-T (ITU-T е секторът за стандартизация на телекомуникациите на Международния съюз по телекомуникации, наследник на CCITT);
  • IEEE (Институт на инженерите по електротехника и електроника);
  • ISO (Международна организация по стандартизация);
  • EIA (Алианс на електронните индустрии);
  • TIA (Асоциация на телекомуникационната индустрия).

В същото време частните компании не спират да се развиват (например Xerox разработи Ethernet технология, а CISCO разработи 1000Base-LH и MPLS технология).

С намаляването на цената на технологиите организациите и компаниите успяха да комбинират своите компютърни острови, разположени на различни разстояния (в различни градове и дори континенти) в свои собствени частни - корпоративна мрежа. Корпоративната мрежа може да бъде изградена на базата на международни стандарти (ITU-T) или стандарти на един производител (IBM SNA).

С по-нататъшното развитие на високоскоростното предаване на данни стана възможно да се комбинират различни организации в една мрежа и да се свържат към нея не само членове на една компания, но и всяко лице, което следва определени правила за достъп. Такива мрежи се наричат ​​глобални. Имайте предвид, че корпоративната мрежа е мрежа, която не е отворена за нито един потребител, глобална мрежа, напротив, е отворен за всеки потребител.

заключения

В момента почти всички мрежи са разнородни. Информацията се ражда на базата на корпоративни мрежи. Основните обеми информация циркулират на едно и също място. Оттук и необходимостта от изучаването им и възможността за реализиране на такива мрежи. Въпреки това достъпът до информация е все по-отворен за различни потребители, свободни от конкретна корпорация, и оттук необходимостта от възможност за внедряване на глобални мрежи.

Допълнителна информация

Контролни въпроси

  • Мрежата на IBM, чиито офиси са в Чикаго, Барселона, Москва, Виена, е:
    • глобален
    • корпоративен
    • разнородни
    • всички предишни определения са валидни
  • Целта на създаването на компютърна мрежа на организация е (посочете всички верни отговори):
    • споделяне на мрежови ресурси с потребителите, независимо от тяхното физическо местоположение;
    • споделяне на информация;
    • интерактивно забавление;
    • възможност за електронна бизнес комуникация с други компании;
    • участие в системата за диалогови съобщения (чатове).

Учебник за ВУЗ / Ред. професор V.P. Шувалова

2017 Ж.

Тираж 500 бр.

Формат 60х90/16 (145х215 мм)

Версия: меки корици

ISBN 978-5-9912-0536-8

Би Би Си 32.884

UDC 621.396.2

Лешояд UMO
Препоръчва се от UMO за обучение в областта на инфокомуникационните технологии и комуникационните системи като учебник за студенти от висши учебни заведения, обучаващи се в посока на обучение 11.03.02 и 11.04.02 - "Инфокомуникационни технологии и комуникационни системи" квалификации (степени) " бакалавър" и "магистър" »

анотация

В компактна форма са очертани проблемите на изграждането на инфокомуникационни мрежи, които осигуряват високоскоростен пренос на данни. Представени са раздели, които са необходими, за да се разбере как е възможно да се осигури предаване не само с висока скорост, но и с други показатели, характеризиращи качеството на предоставяната услуга. Дадено е описание на протоколите на различни нива на референтния модел на взаимодействие на отворени системи, технологии на транспортни мрежи. Разглеждат се проблемите на предаването на данни в безжичните комуникационни мрежи и съвременните подходи, които осигуряват предаването на големи количества информация в приемливи периоди от време. Обръща се внимание на все по-популярната технология на софтуерно дефинираните мрежи.

За студенти, обучаващи се в направление за обучение бакалаври "Инфокомуникационни технологии и комуникационни системи (степени) "бакалавър" и "магистър". Книгата може да се използва за подобряване на уменията на телекомуникационните работници.

Въведение

Препратки за въведение

Глава 1. Основни понятия и определения
1.1. Информация, съобщение, сигнал
1.2. Скорост на трансфер на информация
1.3. Физически носител
1.4. Методи за преобразуване на сигнали
1.5. Методи за достъп до медиите
1.6. Телекомуникационни мрежи
1.7. Организация на работата по стандартизация в областта на предаването на данни
1.8. Референтен модел за взаимно свързване на отворени системи
1.9. Контролни въпроси
1.10. Библиография

Глава 2: Осигуряване на показатели за качество на услугата
2.1. Качество на обслужване. Общи положения
2.2. Осигуряване на вярност на предаването на данни
2.3. Осигуряване на показатели за конструктивна надеждност
2.4. QoS маршрутизиране
2.5. Контролни въпроси
2.6. Библиография

Глава 3 Локални мрежи
3.1. LAN протоколи
3.1.1. Ethernet технология (IEEE 802.3)
3.1.2. Технология Token Ring (IEEE 802.5)
3.1.3. FDDI технология
3.1.4. Бърз Ethernet (IEEE 802.3u)
3.1.5. 100VG-AnyLAN технология
3.1.6. Високоскоростна Gigabit Ethernet технология
3.2. Технически средства, осигуряващи функционирането на високоскоростни мрежи за пренос на данни
3.2.1. Хъбове
3.2.2. Мостове
3.2.3. Превключватели
3.2.4. STP протокол
3.2.5. Рутери
3.2.6. Шлюзове
3.2.7. Виртуални локални мрежи (VLAN)
3.3. Контролни въпроси
3.4. Библиография

Глава 4 Протоколи на ниво връзка
4.1. Основни задачи на слоя за връзка, функции на протокола 137
4.2. Байт-ориентирани протоколи
4.3. Bit-ориентирани протоколи
4.3.1. HDLC (High-Level Data Link Control) протокол за ниво на връзката
4.3.2. Рамков протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol). 151
4.3.3. PPP (протокол от точка до точка)
4.4. Контролни въпроси
4.5. Библиография

Глава 5 Протоколи на мрежовия и транспортния слой
5.1. IP протокол
5.2. IPv6 протокол
5.3. RIP протокол за маршрутизиране
5.4. OSPF протокол за вътрешно маршрутизиране
5.5. BGP-4 протокол
5.6. Протокол за резервиране на ресурси - RSVP
5.7. RTP (Transport Protocol в реално време) протокол за трансфер
5.8. DHCP (Протокол за динамична конфигурация на хост)
5.9. LDAP протокол
5.10. Протоколи ARP, RARP
5.11. TCP (Протокол за контрол на предаването)
5.12. UDP (протокол за потребителска дейтаграма)
5.13. Контролни въпроси
5.14. Библиография

Глава 6 Транспортни IP мрежи
6.1. ATM технология
6.2. Синхронна цифрова йерархия (SDH)
6.3. Многопротоколно превключване на етикети
6.4. Оптична транспортна йерархия
6.5. Ethernet модел и йерархия за транспортни мрежи
6.6. Контролни въпроси
6.7. Библиография

Глава 7 Високоскоростна безжична технология
7.1. Wi-Fi технология (Wireless Fidelity)
7.2. Технология WiMAX (Световна оперативна съвместимост за микровълнов достъп)
7.3. Преход от WiMAX към LTE технология (LongTermEvolution)
7.4. Състояние и перспективи на високоскоростните безжични мрежи
7.5. Контролни въпроси
7.6. Библиография

Глава 8. В заключение: Някои мисли относно "Какво трябва да се направи, за да се осигури високоскоростен трансфер на данни в IP мрежи"
8.1. Традиционно предаване на данни с гарантирана доставка. проблеми
8.2. Алтернативни протоколи за пренос на данни с гарантирана доставка
8.3. Алгоритъм за контрол на задръстванията
8.4. Условия за осигуряване на висока скорост на предаване на данни
8.5. Неявни проблеми при осигуряване на високоскоростен трансфер на данни
8.6. Библиография

Приложение 1: Софтуерно дефинирани мрежи
P.1. Общи положения.
P.2. Протокол OpenFlow и превключвател OpenFlow
P.3. NFV мрежова виртуализация
P.4. Стандартизация на PCS
P.5. SDN в Русия
P.6. Библиография

Термини и дефиниции