Протоколы передачи данных c. Протоколы компьютерных сетей

Наверное Вы не раз слышали термины ICMP, TCP, UDP и им подобные. В данной статье описаны основные сетевые протоколы. Что они означают, где используются и какая разница между ними. Я попыталась систематизировать данную информацию, чтобы более тщательно разобраться с ней.

В основе функционирования Интернет положена работа нескольких протоколов, которые располагаются один поверх другого. Какие же основные из них и что означают эти аббревиатуры?

MAC (Media Access Control) – это протокол низкого уровня. Его применяют в качестве идентификации устройств в локальной сети. Каждое устройство, которое подключено к Интернету имеет свой уникальный MAC адрес. Этот адрес задан производителем. Это протокол уровня соединения, с которым довольно часто приходится сталкиваться каждому пользователю.

IP (Internet Protocol) по сравнению с MAC, располагается на уровень выше. IP адреса уникальны для каждого устройства и дают возможность компьютерам находить и определять друг друга в сети. IP принадлежит сетевому уровню модели TCP/IP.

Сети связываются в сложные структуры, а с помощью данного протокола машины определяют возможные пути к целевому устройству (эти пути могут меняться во время работы). Протокол реализуется с помощью известных видов IPv4 и IPv6, о которых я уже писала в одном из .

ICMP (Internet control message protocol) предназначен для того, чтобы устройства могли обмениваться сообщениями. Это к примеру могут быть сообщения об ошибках или информационные оповещения. Данные этот протокол не передает информацию. Этот протокол находится уровнем выше нежели протокол IP.

TCP (Transmission control protocol) – один из основных сетевых протоколов, который находится на одном уровне с предыдущим протоколом ICMP. Он управляет передачей данных. Бывают ситуации, когда пакеты могут приходить не в том порядке или вообще где-то теряться. Но протокол TCP обеспечивает правильный порядок доставки и дает возможность исправить ошибки передачи пакетов. Информация подается в правильном порядке для приложения. Соединение осуществляется с помощью специального алгоритма, который предусматривает отправку запроса и подтверждение открытия соединения двумя компьютерами. Множество приложений используют TCP, сюда относят SSH, WWW, FTP и другие.

UDP (user datagram protocol) – известный протокол, чем-то похожий с TCP, который также функционирует на транспортном уровне. Основное отличие – ненадежная передача данных: данные не проходят проверку при получении. В некоторых случаях этого вполне достаточно. За счет отправки меньшего количества пакетов, UDP работает шустрее чем TCP. Нет необходимости устанавливать соединение и протокол используется для отправки пакетов сразу на несколько устройств или IP телефонии.

Протокол приложения HTTP (hypertext transfer protocol) лежит в основе работы всех сайтов в Сети. HTTP дает возможность запрашивать необходимые ресурсы у удаленной системы, например, веб страницы и файлы.

FTP (file transfer protocol) – используется для передачи данных. Функционирует на уровне приложений, чем обеспечивается передача файла от одного компьютера к другому. FTP по праву считается небезопасным, его не стоит применять для передачи личных данных.

– используется для преобразования понятных и легко читаемых адресов в сложные ip адреса, которые трудно запомнить и наоборот. С помощью DNS мы получаем доступ к интернет-ресурсу по его доменному имени.

также относится к протоколу уровня приложений. Он разработан для обеспечения удаленного управления системой по защищенному каналу. Этот протокол используется для работы многих дополнительных технологий. Более подробно о протоколах передачи файлов в и .

POP3 (Post Office Protocol) – стандартный протокол, который используется для приема сообщений электронной почты. Протокол почтового соединения предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол для передачи почты. Основная задача сервера SMTP: возвращение или подтверждение о приеме, или оповещение об ошибке, или запрос на дополнительные данные.

Все эти протоколы обеспечивают налаженную работу Интернет, которым мы пользуемся каждый день. Понимание работы сетей на базовом уровне очень важно для каждого администратора сервера или веб-мастера. Это используется для правильной настройки ваших сервисов в интернет, а также легкого обнаружения возникших проблем и решения неполадок.

4589 раз(а) 10 Сегодня просмотрено раз(а)

Протоколы передачи данных

Связь компьютеров и сетей через Интернет обеспечи­вается благодаря использованию единого протокола ком­муникации TCP/IP (читается ти-си-пи-ай-пи).

Протокол TCP/IP - это совмещение двух протоколов, определяющих различные аспекты передачи данных в сети:

протокол TCP (Transmission Control Protocol) - про­токол управления передачей данных. Этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателем; в случае обнаружения ошибки протокол выполняет автоматическую повторную пере­дачу пакета;

протокол IP (Internet Protocol) - протокол межсете­вого взаимодействия, отвечающий за доставку пакета по указанному адресу. Он позволяет пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по многим сетям.

Схема передачи информации по протоколу TCP/IP та­кова: протокол TCP разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все па­кеты независимо друг от друга перемещаются по сети к по­лучателю, где протокол TCP проверяет, все ли пакеты полу­чены; после получения всех пакетов протокол TCP распо­лагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Адресация в интернете

Каждый компьютер, подключенный к Интернету, име­ет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-ад­рес и символический доменный адрес. Присваивание ад­ресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает ад­реса владельцам локальных сетей, а последние распреде­ляют конкретные адреса по своему усмотрению.

IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно пер­вый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый - адрес компьюте­ра в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде че­тырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точ­ками, например 145.37.5.150, где адрес сети - 145.37; ад­рес подсети - 5; адрес компьютера в подсети - 150.

На практике используется так называемый доменный адрес (англ. domain - область), являющийся символиче­ским дублером числового IP-адреса. Пример доменного адреса: dom.ulitsa.gorod.ru. Здесь домен dom - имя реаль­ного компьютера, обладающего IP-адресом, домен ulitsa - имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен gorod - имя более крупной группы, присвоившей имя до­мену ulitsa, и т. д. Старший домен занимает крайнее пра­вое положение.

В процессе передачи данных указываемый пользовате­лем доменный адрес преобразуется в числовой IP-адрес.

СЕРВИСЫ ИНТЕРНЕТА

В настоящее время сеть Интернет предоставляет своим пользователям семь видов основных услуг.

Первый вид услуг, который уже стал основным сер­висом Интернета, - WWW (англ. World Wide Web - Все­мирная паутина). WWW - это информационная систе­ма доступа к информационным ресурсам, разбросанным по всему миру. Среду WWW составляют WWW-узлы, на­зываемые также Web-сайтами (англ. site - местополо­жение). Обмен данными между Web-сайтами построен на протоколе передачи данных, который называется протоколом передачи гипертекста HTTP - HyperText Trans­fer Protocol.

Дело в том, что страницы Web-сайта представляют собой гипертекстовые и гипермедийные документы, кото­рые создаются с помощью специального языка разметки гипертекста HTML - HyperText Markup Language.

Гипертекст - это документ, в который вставлены так называемые гиперссылки на другие документы, располо­женные на других компьютерах Web-cemu. Щелкая мышью по гиперссылке (обычно это подчеркнутое и окрашенное слово) можно легко перейти к связанному с ней документу. Этот документ может находиться на другом компьютере Web-сети, в том числе в другой части планеты.

Гипермедиа - гипертекстовые документы, содержа­щие гиперссылки на мультимедийные объекты (звук, гра­фика, видео и т. д.) в Web-сети. При этом гиперссылки сами могут быть мультимедийными объектами.

Язык HTML добавляет к текстовым документам специ­альные командные фрагменты - тэги (англ. tag - ярлык, этикетка) - таким образом, что становится возможным раз­делять текст на абзацы, задавать заголовки различных уров­ней, строить таблицы, связывать с этими документами дру­гие тексты, графику, звук и видео и т. д.

Для доступа к связанным Web-документам использу­ется URL-адресация (Uniform Resource Locator). Все Web-документы в сети имеют URL-адреса. URL-адрес имеет до­менную структуру и состоит из двух частей: типа связи (http:), собственно адреса узла, имени каталога и файла на этом узле:

http://www.pogoda.ru/index.html

Web-сайт обычно содержит гипермедийные докумен­ты, связанные по смыслу, переплетенные взаимными ссыл­ками и физически размещенные на одном сервере. Каж­дый документ Web-страницы может содержать несколько экранных страниц текста и иллюстраций.

Каждый Web-сайт имеет свою начальную страницу (англ. homepage -домашняя страница) - гипермедийный документ, содержащий ссылки на составные части узла.

Адрес начальной страницы Web-сайта распространяется в Интернете в качестве адреса WWW-узла.

Пользователи работают с системой WWW с помощью программ-клиентов системы, называемых браузерами (англ. brows - листать, просматривать) и предназначенных для организации диалога с системой WWW. Пользователь просматривает Web-страницы, взаимодействуя с WWW-cep-верами и другими ресурсами в Интернете. Наиболее попу­лярен в настоящее время браузер Microsoft Internet Ex­plorer - MS IE. Браузеры WWW взаимодействуют с любы­ми типами серверов. Информацию, полученную от любого сервера, браузер WWW выводит на экран в форме, учиты­вающей возможности видеосистемы компьютера.

Гипертекстовая технология предоставляет пользовате­лям диалоговый доступ к информационному содержимо­му гипертекстовой среды и поддерживает форму персональ­ного общения в данной среде.

Второй вид услуг - FTP-серверы. Компьютеры, на ко­торых размещаются файлы для общего пользования, назы­ваются FTP-серверами. В Интернете имеется более 10 Тбайт бесплатных файлов, в том числе программных. Эти файлы можно скопировать с помощью программ пересылки фай­лов FTP, которые перемещают копии файлов с одного узла Интернета на другой в соответствии с протоколом FTP (File Transfer Protocol - протокол передачи файлов).

Третий вид услуг - электронная почта {Electronic mail, англ. mail - почта, сокращенно e-mail, читается и-мэйл). Служит для передачи текстовых сообщений в пре­делах Интернета и между другими сетями электронной почты. К тексту письма можно прикрепить программные, звуковые и графические файлы, которые обрабатываются с помощью протоколов SMTP (Simple Mail Transfer Proto­col) на почтовом сервере и POP (Post Office Protocol) для получения сообщений. Каждому абоненту, использующе­му электронную почту, присваивается уникальный домен­ный почтовый адрес, формат которого имеет вид <имя пользователя> @ <имя почтового сервера>

Например, [email protected].

Здесь bender - имя пользователя, vasjuky.ru - имя компьютера, @ - разделительный символ, его смысловое значение - предлог «на».

Сообщения, поступающие по e-mail, хранятся на спе­циальном почтовом сервере в выделенной для получателя области дисковой памяти - его электронном почтовом ящике, откуда их можно выгрузить и прочитать в любое удобное время. Для отправки сообщения нужно знать элек­тронный адрес абонента. При качественной связи элек­тронное письмо доходит в любую точку мира в течение не­скольких минут.

Самыми популярными почтовыми программами в Рос­сии являются MS Outlook Express и The Bat!. Первая по­ставляется в составе операционной системы Windows, a вторая - продукт молдавской компании RITLabs.

Четвертый вид услуг - система телеконференций, или группы новостей Usenet (от Users Network). Эта систе­ма организует коллективные обсуждения по различным направлениям, которые называются телеконференциями. В каждой телеконференции проводится ряд дискуссий по конкретным темам. Сегодня Usenet имеет около двадцати тысяч дискуссионных групп (NewsGroups), разбитых на несколько категорий:

news - вопросы, касающиеся системы телеконферен­ций;

сотр - компьютеры и программное обеспечение;

sci - научно-исследовательская деятельность;

soc - социальные вопросы;

talk - дебаты по различным спорным вопросам;

misc - все остальное.

Внутри каждой из этих категорий существует своя ие­рархия с выделением тематических групп.

Группы новостей - это специальные серверы, кото­рые быстро обмениваются информацией друг с другом и передают периодически обновляемые новости на компью­теры клиентов. Пользователь может стать таким клиен­том, подписавшись на получение новостей определенной группы у своего провайдера или у любого сервера, предос­тавляющего новостные услуги.

Пятый вид услуг - электронная доска объявлений BBS (Bulletin Board System). Пользователи имеют возмож­ность оставлять на ней сообщения. Многие электронные доски объявлений требуют регистрации.

Шестой вид услуг - Справочная служба Интернета. Примером является справочная служба RFC (Request for Comments), которая содержит сведения по разнообразной тематике для интернет-пользователя.

Седьмой вид услуг - служба управления удаленным компьютером Telnet. Подключившись к удаленному ком­пьютеру, с помощью этой службы можно распоряжаться его ресурсами. В частности, на удаленной супер-ЭВМ мож­но выполнить сложные расчеты, которые потребовали бы большой затраты времени, если бы проводились на обыч­ном персональном компьютере.

Информационные ресурсы в Интернете

• протоколы передачи данных, Адресация в сети, URL
• Web-страницы и Web-узлы, порталы. Web - пространство.
• Создание Web-страниц. Языки Web-публикаций.

· Публикации сайтов в Интернете. Представительство

Простое подключение одного компьютера к другому - шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию между компьютерами, нужно, что бы компьютеры «понимали» друг друга. Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол ), который был бы понятен каждому из них.

Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть .

Существуют два типа протоколов:

· Базовый (TCP/IP), отвечающий за физическую пересылку электронных сообщений;

· Прикладные , отвечающие за работу специализированных служб Интернет (http, ftp, telnet и т.д.)

Базовый протокол

Протокол - это особый язык общения между компьютерами, разработанный программистами. Базовый протокол в сети Интернет - это TCP/IP (Transmission Control Protocol & Internet Protocol ) (протокол контроля передачи + Интернет-протокол).

Все компьютеры, подключенные к сети Интернет, понимают и поддерживают этот протокол. Протокол TCP/IP служит для разбиения информации на части (пакеты) - и передачи их по линиям связи . Все эти операции протокол выполняет автоматически, без участия пользователя. На самом деле TCP/IP состоит их двух компонентов - TCP и IP , и включает в себя также массу других протоколов.

Протокол IP (Internet protocol) - это протокол маршрутизации (доставляет информацию по назначению).

Этот протокол включает правила налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т. п.).

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) - это транспортный протокол (управляет передачей данных).

Кратко

Данные, предназначенные для пересылки. Разбиваются протоколом TCP на отдельные части –пакеты. Каждый пакет имеет свой порядковый номер и адрес , по которому необходимо доставить информацию. Пакеты могут идти разными маршрутами, но в конце пути обязательно соединяются в одно целое с помощью протокола TCP. Если какой-то пакет отсутствует (потерялся) или дошел с искажениями, то он пересылается заново.

Подробно

Протокол TCP занимается проблемой пересылки больших объемов информации, основываясь на возможностях протокола IP.

TCP делит информацию , которую надо переслать, на несколько частей . Нумерует каждую часть , чтобы позже восстановить порядок . Чтобы пересылать эту нумерацию вместе с данными, он кладет каждый кусочек информации в конверт, который содержит соответствующую информацию. Это и есть TCP-конверт. Получившийся TCP-пакет помещается в отдельный IP-конверт и получается IP-пакет, с которым сеть уже умеет обращаться.

Получатель распаковывает IP-конверты и видит TCP-конверты , распаковывает их и помещает данные в последовательность частей в соответствующее место. Если чего-то не достает, он требует переслать этот кусочек снова. В конце концов, информация собирается в нужном порядке и полностью восстанавливается. Вот теперь этот массив пересылается выше к пользователю (на диск, на экран, на печать).

В реальности пакеты не только теряются , но и могут искажаться при передаче из-за наличия помех на линиях связи. TCP решает и эту проблему. Для этого он пользуется системой кодов, исправляющих ошибки. Существует целая наука о таких кодировках. Простейшим примером такового служит код с добавлением к каждому пакету контрольной суммы (и к каждому байту бита проверки на четность). При помещении в TCP-конверт вычисляется контрольная сумма, которая записывается в TCP-заголовок. Если при приеме заново вычисленная сумма не совпадает с той, что указана на конверте, значит что-то тут не так, - где-то в пути имели место искажения, так что надо переслать этот пакет по новой, что и делается.

Таким образом, протокол TCP обеспечивает гарантированную доставку с установлением логического соединения в виде байтовых потоков.

Прикладные протоколы

Для работы прикладных программ, таких как программы электронной почты , требуется не только правильно упаковать информацию в пакеты и отправить их, но и необходимо четко договориться о содержимом этих пакетов, а также о процедуре обмена пакетами. Так, например, для получения письма необходимо предъявить пароль обладателя почтового ящика, а это уже целая последовательность действий. Таким образом, необходимы и другие протоколы.

Название протокола Расшифровка Назначение

· HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – Протокол передачи гипертекста

· FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов

· SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – Простой протокол отправки электронных писем

· POP3 (Post Office Protocol) – Протокол получения электронных писем

· NNTP (News Net Transfer Protocol) – Протокол телеконференций

· TELNET – Протокол для подключения к удаленному компьютеру

· WAIS (Wide-Area Information Servers) – протокол поиска информации в базах данных

· WAP (Wireless Application Protocol) – протокол предоставления доступа к службам Интернета пользователям беспроводных устройств

Сетевым протоколом называется набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть компьютерами. Фактически разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют так называемый стек протоколов. Названия <протокол> и <стек протоколов> также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

• Прикладной уровень (Application layer). Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример: HTTP, POP3, SMTP.
• Уровень представления (Presentation layer). 6-й уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На уровне представления может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
• Сеансовый уровень (Session layer). 5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи, что позволяет приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Сеансовый уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.
• Транспортный уровень (Transport layer). 4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP
• Сетевой уровень (Network layer). 3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
• Уровень звена данных (Data Link layer). Часто это уровень называется канальным. Этот уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Данные, полученные с физического уровня, он упаковывает во фреймы, проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2 подуровня - MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры таких интерфейсов: ODI, NDIS
• Физический уровень (Physical layer). Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы. Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

Основные протоколы используемые в работе Интернет:

• TCP/IP
• IMAP4
• Gorpher

КЛАССИФИКАЦИЯ КС ПО РАЗМЕРУ. НАЗВАНИЕ ТИПОВ КС, ИХ ПРИМЕРНАЯ ПРОТЯЖЕННОСТЬ И ПРИМЕНЕНИЕ .

Локальная сеть

Локальная сеть – это компьютерная сеть небольшой протяженности: в пределах комнаты, этажа, здания. Обычно такие сети действуют в пределах одного учреждения и имеют небольшой радиус действия: 1-10 км. Она сеть всегда является ведомственной. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Локальная сеть обеспечивает высокие скорости передачи данных. А так как в этих сетях среда обычно контролируема, линии связи короткие, элементы структуры однородные, то частота ошибок в них низкая и протоколы обмена упрощены. В локальных сетях обычно не используются средства коммуникации общего назначения (телефонные линии) для организации обмена информацией. Дополнительное преимущество такой сети заключается в значительной экономии ресурсов. Так, вместо того, чтобы иметь принтер для каждого компьютера, можно иметь только один принтер. Любой компьютер в сети мог послать информацию для печати на этот принтер

Основные компоненты локальной сети: несколько ПК, снабженных сетевым адаптером, или сетевой картой; среда передачи, объединяющая необходимые узлы; сетевое программное обеспечение. Для объединения компьютеров в локальную сеть требуется вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой адаптер (контроллер), который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть, а также соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами и другими подключенными к сети устройствами (принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно, в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства-концентраторы (или hub), коммутаторы и др. В небольших сетях обычно компьютеры соединяются кабелями с концентратором, который и передает сигналы от одних подключенных к нему компьютеров к другим. Технические средства определяют лишь потенциальные возможности компьютерных сетей. Истинные же ее возможности определяет программное обеспечение. Что же дают локальные сети? экономию места в памяти, т.к. многие пользователи применяют одни и те же программные продукты; хорошую систему защиты при записи информации; обеспечение связи между отдельными пользователями через компьютерную почту.

Региональные сети

Региональные сети – это сети, существующие обычно в пределах города, района, области, страны. Они связывают абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки-сотни километров. Они являются объединением нескольких локальных сетей и частью некоторой глобальной. Особой спецификой по отношению к глобальной не отличаются. Региональные вычислительные сети имеют много общего с локальными, но они, по многим параметрам, сложнее их. Например, помимо обмена данными и голосового обмена, региональные вычислительные сети могут передавать видео- и аудиоинформацию. Эти сети разработаны для поддержки больших расстояний, чем локальные вычислительные сети. Они могут использоваться для связывания нескольких локальных вычислительных сетей в высокоскоростные интегрированные сетевые системы. Региональные вычислительные сети сочетают лучшие характеристики локальной (низкий уровень ошибок, высокая скорость передачи) с большей географической протяженностью. В последнее время стали еще выделять класс корпоративных сетей. Они охватывают обычно крупные корпорации. Их масштаб и структура определяются потребностями предприятий – владельцев.

Глобальные сети

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонной линии связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего мира и организации доступа к этим ресурсам. Для подключения к удаленным компьютерам и компьютерным сетям используются телефонные сети. Процесс передачи данных по телефонным линиям должен происходить в форме электрических колебаний – аналога звукового сигнала, в то время как в компьютере информация хранится в виде кодов. Для того чтобы передать информацию от компьютера через телефонную линию, коды должны быть преобразованы в электрические колебания. Этот процесс носит название модуляции. Для того чтобы адресат смог почитать на своем компьютере то, что ему отправлено, электрические колебания должны быть обратно превращены в машинные коды – демодуляция. Устройство, которое осуществляет преобразования данных из цифровой формы, в которой они хранятся в компьютере, в аналоговую (электрические колебания), в которой они могут быть переданы по телефонной линии, и обратно, называется модем (сокращенно от МОдулятор ДЕМодуляции). Компьюте, в этом случае, должен иметь специальную телекоммуникационную программу, которая управляет модемом, а также отправляет и получает последовательности сигналов передаваемой информации. Глобальные вычислительные сети создаются путем объединения локальных и региональных вычислительных сетей. Они представляют собой конгломерат различных технологий. По сравнению с локальной вычислительной сетью большинство глобальных отличают медленная скорость передачи и более высокий уровень ошибок. Новые технологии в области глобальных вычислительных сетей нацелены на разрешение этих проблем. Глобальные сети, кроме того, что они охватывают очень большие территории, имеют и ряд других особенностей по сравнению с локальной сетью. Глобальные сети, в основном, используют в качестве каналов связи телефонные линии – это медленные каналы с высоким уровнем ошибок. Однако в настоящее время все более внедряются высокоскоростные оптоволоконные и радиоспутниковые каналы связи.

Передача данных и их преобразование в модемах выполняются в соответствии с принятыми протоколами.

Протокол передачи данных – это совокупность правил, регламентирующих формат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе, в частности, может подробно указываться, как представить данные, какой способ модуляции данных избрать с целью ускорения и защищенности их передачи, как выполнять соединение с каналом, как преодолеть действие в канале шума и обеспечить достоверность передачи данных.

Протоколы работы модема это язык, на котором связывающиеся модемы договариваются о конкретном способе взаимодействия. В результате процесса согласования модемы выбирают доступный им обоим протокол, обеспечивающий максимальную скорость передачи в соответствии с установленными пользователям условиями.

При создании модемов придерживаются определенных стандартов передачи сигналов. Стандарт обычно включает в себя совокупность протоколов, реже один протокол.

Официальным законодателем в области протоколов передачи данных для модемов является МККТТ – Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии. Этот Комитет недавно переименован в Международный институт телекоммуникаций (ITU – International Telecommunication Union).

Практически все модемные стандарты передачи данных установлены этой организацией; некоторые характеристики важнейших из них приведены в табл.7.1.

Стандарты делятся по следующим признакам.

По скорости передачи данных (V.22, V32, V32bis). В более скоростных обычно реализованы и предшествующие стандарты передачи сигналов и, кроме того, предусмотрены запасные режимы с меньшими скоростями.

По протоколам коррекции ошибок - протоколы группы MNP (Microcom Netvorking Protocol) MNP1- MNP10.Это аппаратные протоколы, обеспечивающие автоматическую коррекцию ошибок и компрессию (сжатие) передаваемых данных. В настоящее время используется стандарт МККТТ V42. В целях совместимости модем стандарта V.42 включает в себя b функции MNP.

По методу сжатия данных – (MNP5, V.42bis). Стандарт MNP5 предусматривающий сжатие информации всего лишь вдвое, уступает место стандарту МККТТ V42bis, обеспечивающему сжатие информации в четыре раза. Стандарт V42bis в качестве резервного метода сжатия данных включает стандарт MNP5, а в качестве метода коррекции ошибок - стандарт V42.

Качество модема определяется тем, какие протоколы он поддерживает.

Стандарты скорости и модуляции называют также протоколами модемной связи. Они всегда реализуются в модеме на аппаратном уровне и помимо скорости определяют способ модуляции.

Таблица 7.1. Протоколы передачи данных по телефонным каналам связи.

Современные скоростные модемы должны:

удовлетворять протоколам не ниже V.34 или V.34 bis ;

выполнять коррекцию ошибок по протоколу V.42;

уметь работать на зашумленных и сотовых линиях связи;

поддерживать протоколы, используемые в модемах более старых версий.

Исходя из этих требований, необходимо чтобы один и тот же модем для обеспечения более эффективной работы мог использовать некую комбинацию протоколов передачи данных и контроля ошибок.

Например, при использовании модемов на асинхронном аналоговом канале между локальными сетями, хорошие устойчивые результаты могут дать следующие комбинации:

V.32bis – передача;

V42 – контроль ошибок;

V.42bis – сжатие.

Асинхронные модемы дешевле синхронных, поскольку не нуждаются в схемах и комплектах для управления синхронизацией.

Основной характеристикой модема является максимальная возможная скорость передачи данных по линиям связи, определяемая стандартом.

Наряду с показателями скорость линии существует скорость передачи по порту, определяемая скоростью обмена информацией между ПК и модемом.

При аппаратном методе сжатия скорость по порту должна быть приблизительно в 4 раза выше требуемой скорости по линии.

С целью сокращения времени и повышения надежности передачи информации в процессе информационного обмена могут выполнятся следующие функции:

при передаче информация может быть сжата. При приеме информация восстанавливается в первоначальном виде;

обеспечивается обнаружение и коррекция ошибок, возникающих в процессе передаче информации. С этой целью вся информация передаётся отдельными блоками (фреймами). В блоках помимо собственных данных содержатся добавленные передающим модемом контрольные коды. Эти коды позволяют принимающему модему проверить правильность полученного блока. В случае обнаружении ошибки принимающий модем требует повторной пересылки блока.

Компрессия данных и коррекция ошибок могут быть реализованы как программным, так и аппаратным способом, причем последний эффективнее. Для выполнения сжатия и коррекции программным путем некоторые коммутационные программы требуют установки специального драйвера.

Способ компрессии и коррекции ошибок обычно взаимосвязаны. Установление связи между двумя модемами начинается с автоматического согласования в каком режиме и при каком способе компрессии и коррекции ошибок будет установлена связь.

С целью облегчения такого согласования и предоставлению пользователю частичной возможности управления им, наиболее распространенные сочетания параметров дуплексности – компрессии – коррекции пронумерованы и получили название протоколов MNP1 – MNP10. Чем более высокому стандарту соответствует модем, тем больше протоколов MNP он понимает.

MNP1 – используется асинхронный полудуплексный метод передачи данных с побайтной организацией с повышенной степенью защиты от ошибок. Это достигается за счет снижения эффективности.

MNP2 – такой же как MNP1, но использует дуплексный метод передачи данных, что повышает пропускную способность канала.

MNP 3 - не поддерживает технологию стартовых и стоповых битов, а использует синхронный дуплексный метод передачи данных с побайтной организацией. Получив асинхронный бит от компьютера, модем убирает из него стартовые, стоповые и контрольные биты. Затем эти байты собираются в блоки и снабжаются контрольной суммой и другой служебной информацией. За счет этого удается повышать эффективность передачи данных. Эффективность – 108%

MNP4 по сути объединил все лучшее MNP 2 и MNP 3, как MNP 2 он способен менять размер блока данных и как MNP 3 уменьшать затраты на передачу служебной информации. В результате увеличивается надежность и пропускная способность канала.

MNP5 отличается возможностью вдвое сжимать передаваемые данные, что позволяет во многих случаях заметно повысить пропускную способность.

MNP10 - предназначен для использования на сильно зашумленных линиях связи, при этом значительно снижается скорость передачи.

Помимо перечисляемых MNP- протоколов модемы стандарта V 42 имеют свой, более эффективный протокол LAPM, который одновременно понимает протоколы MNP2-4. Протокол LAPM включается если модема имеют стандарт не ниже V 42. Модем стандарта V 42bis принимают эффективный протокол компрессии, который, кроме того распознает файлы сжатые архиватором и в отличии от протокола MNP5 передает их в сходном виде, не увеличивая объем передаваемой информации. Эти протоколы реализуются не аппаратными средствами, а коммуникационной программой и работают только при пересылки файлов.

В функции протоколов передачи данных входит:

разбиение данных на блоки, вычисление контрольной суммы

повторная пересылка ошибочно принятых блоков, гибкое изменение размеров блоков в зависимости от качества связи.

Многие модемы кроме обеспечения процедур передачи информации выполняют и ряд других полезных функций, таких как:

передают имя, размер и дату создания файла;

пересылать несколько файлов в одном пакете;

запоминают в случае обрыва связи до какого момента был передан файл и в следующий раз возобновляет передачу с того же места.

Для передачи файлов установлены свои протоколы, регламентирующие дополнительно процедуры разбиения информации на блоки, использования кодов с автоматическим обнаружением и исправлением ошибок, повторной пересылки неверно принятых блоков, восстановления передачи после обрыва и т. д.

К наиболее распространенным протоколам этой группы следует отнести протоколы Xmodem, Ymodem, Kermit, Zmodem. Первые три не очень эффективно работают на российских телефонных линиях, Zmodem сейчас является, пожалуй, самым распространенным протоколом передачи файлов и с полным основанием может быть рекомендован для использования.

Xmodem использует сравнительно небольшие блоки (128 байт) и простой метод вычисления контрольной суммы. Имя файла не передается, восстановления после обрыва нет, довольно низкая эффективность.

Kermit передает все атрибуты файла – имя, дату, размер, способен посылать несколько файлов в одном пакете сжимая данные, коррекция ошибок более надежна чем у Xmodem.

Ymodem передает все атрибуты файла и несколько файлов в одном пакете, размер блока 1 К. из-за того, что протокол не способен менять эту величину во время передачи, он отличается низкой эффективностью.

Zmodem создан в 1986 – первый из потоковых протоколов. Это означает, что он посылает блоки данных с контрольными суммами без остановок единым потоком, и только после передачи всего блока приемник передает контрольную сумму блоков, и при необходимости производится их контрольная передача. Zmodem так же передает атрибуты файлов, посылает несколько файлов в одном пакете, нем в первые введено восстановление после обрыва связи. Он почти идеален для модемов с аппаратной коррекцией ошибок, т.к. тратит минимальное время на контроль правильности передачи.