Телекомуникации и компютърни мрежи


Категория на документа: Информатика


* Оптичните влакна се използват за пренасяне на цифрова информация с висока скорост. Основно тяхно предимство е високата скорост на предаване, а основен недостатък по-скъпата техника за връзка. Оптично влакно и конектор са показани на фиг. 3.13.

Фиг. 3.13. Оптично влакно
1.4 Комутатори и рутери
Комутаторите са компютърни мрежови устройства, които свързват мрежови сегменти.
В практиката широко разпространено и използвано е и английското наименование - суич. Първият мрежов комутатор е представен през 1990 г. Основната функция на комутаторите е въз основа на преглеждане на мрежовите пакети да определят източника и получателя им и да ги препращат. Тази основна функция може да се декомпозира на следните под-функции: включване и изключване на определен обхват от портове; определяне скорост на връзката и настройки на дублирането; определяне приоритет на дадени портове; контрол по физически номер на мрежовата карта; следене на устройството и стабилност на връзката; порт мониторинг; контрол на мрежов достъп и др.
Комутаторът играе основополагаща роля в повечето локални мрежи. Тъй като доставя пакетите само на устройството, за което са предназначени, комутаторът не запълва капацитета на канала и като цяло предлага много по-добра производителност от хъба. Както и при хъбовете, мрежовите комутатори се използват главно в Етернет мрежи. Преобладаващата част от Етернет комутаторите поддържат 10/100 Mbit/s (мегабита в секунда) или 10/100/1000 Mbit/s (мегабита в секунда) портове. По-големите комутатори могат да имат и 10 Gbit/s (гигабита в секунда) портове. Обикновено по-малките локални мрежи имат един комутатор или друго подобно устройство, докато големите и средно големи локални мрежи имат определен брой управляеми комутатори.
Рутърите са физически устройства, които са предназначени да свързват множество жични или безжични мрежи.
Рутер (маршрутизатор) на практика е самостоятелно устройство, което е част от дадена компютърна мрежа. Казано по друг начин функцията на рутера е да служи за управление на разпределянето на трафика (пакетите) между различни мрежи или различни сегменти от дадена мрежа. Жичният, както и безжичният рутер свързва мрежите и работи в мрежовия слой на седемслойния модел.
Общото описание на начина на работа на рутера е следното: за определяне на пътя за предаване на данните и насочване на пакетите рутера използва таблица за маршрутизация въз основа на информацията за топологията на мрежите, към които е свързан. Маршрутизатора сам изгражда такава таблица, въз основа на събраната информация. Това действие се осъществява чрез съответните протоколи за маршрутизация. Възможно е и ръчна намеса в тази таблица, с цел определяне на даден път за трафик. Ако във вече създадената таблица даден маршрут липсва, рутера извършва запитване към някой от достъпните рутери. Те предават заявката към съседните за тях и т.н. Ако се намери път, таблицата се допълва, а пакетът се изпраща. Ако пътя не се намери, пакета се отхвърля. Именно автоматичното съставяне и актуализиране на маршрутизиращата таблица е направило IP протокола основа на Интернет.

Глобални мрежи
1 Глобални мрежи
Интернет е най-голямата и бързо развиващата се интернационална компютърна мрежа в света. Тя е глобална мрежа, която свързва милиони потребители към хиляди мрежи, разположени по цялото земно кълбо. Състои се от университетски, корпоративни и правителствени мрежи, както и от лични компютри, които комуникират помежду си чрез обща група мрежови протоколи за обмен на данни, известна като ТСР/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol).
1.1 Исторически бележки
Чрез Интернет потребителят получава достъп до огромна по количество разнородна информация, разположена физически върху милиони компютри, както и големи възможности за комуникация с други държави. Извличането на данни (текст, изображения, програми) става най-често чрез най-популярната услуга World Wide Web (WWW), а достъпът до файлове от публично достъпни архиви обикновено се осъществява чрез услугата FTP (File Transfer Protocol). Динамичното развитие на съвременните комуникационни средства вече позволява и провеждането на мултимедийни конференции по Интернет с участници от различни континенти.
Интернет не е ничия собственост, въпреки че редица фирми имат принос за управлението на различни части от мрежата и свързването им в едно цяло. Не съществува управляващ орган, който да контролира функционирането на Интернет. Мрежите в различните страни се изграждат и управляват на местно ниво в съответствие със законите на държавата.
Интернет възниква в САЩ на базата на научно - изследователската мрежа за военни цели ARPANET. В началото (1969 година) експерименталната мрежа се състои само от четири компютъра. През 1972 г. мрежата ARPANET е представена на обществеността. До този момент към нея са включени около 50 университета и научни лаборатории, които имат отношение към различни военни проекти. През 1975 година ARPANET се превръща в напълно работоспособна мрежа. По същото време са разработени основите на TCP/IP протоколи.
През 1983 година мрежата за военни цели MILNET се отделя от ARPANET и за пръв път се появява терминът Интернет. Тогава той се отнася за съвкупността от MILNET И ARPANET. През същата година протоколите ТСР/IP са възприети като военни стандарти и всички компютри, свързани към мрежата преминават към тях.
През 1990 г. ARPANET престава да съществува, но за сметка на това Интернет обединява все повече мрежи по целия свят. През 1993 г. около 10 милиона компютри в повече от 137 държави са свързани към Интернет, а през юли 1997 г. броят им вече е 20 милиона.
В наши дни дейността по изграждането на Интернет се координира от организациите RIPE (Reseaux IP Europeans) за Европа и InterNIC за САЩ. Под името "InterNIC" организациите се споразумяват за следното:
* да осигуряват информационни услуги, играейки ролята на Мрежов Информационен Център - NIC (Network Information Center) от най-високо ниво;
* да играят ролята на IP регистратура;
* да раздават IP номера в световен мащаб, използвайки оторизирани регистратури;
* да регистрират имена на домейни;
* да създават и поддържат глобален каталог, който съдържа списъци на WWW, FTP и други видове сървъри, достъпни по Интернет.
1.2 Адресация в интернет
Адресите в Интернет представляват 32 - битови двоични числа, които е прието да се записват като четири десетични числа, разделени от точки. Всяка част от адреса се нарича байт или октет, тъй като представлява 8 - битово двоично число. Макар че мрежовите адреси се записват като четири байта, логически те са изградени от две части. Първата част се нарича мрежова част, а втората - адрес на хоста. Не всички възможни стойности са допустими за октетите в хост - частта. Октетите от тази част със стойност 0 и 255 са резервирани за специални цели. Адрес, чиято хост - част е съставена изцяло от нули, представлява адреса на дадената мрежа, към която хостът принадлежи. Адрес с хост - част, на която всички битове са единици, се нарича адрес на предаване до всички машини.
За да удовлетвори различни приложения, Мрежовият Информационен Център осигурява пет класа адреси. Класовете се означават с латинските букви от А до Е, като всеки клас определя различна дължина на полетата за адрес на мрежата и адрес на хоста.
* При адресите от клас А най-старшият бит е 0 (нула), следващите 7 бита се използват за мрежовата част и оставащите 24 бита се използват за локален адрес (хост-част). Следователно, съществуват 128 мрежи от клас А и над 16 милиона хоста за всяка мрежа от този клас.
* При адресите от клас В най-старшите два бита са установени в 10, следващите 14 бита се използват за мрежовата част и оставащите 16 бита се използват за локален адрес (хост-част). Следователно съществуват 16 000 мрежи от клас В и над 64 000 хоста от всяка мрежа от този клас.
* При адресите от клас С най-старшите три бита са установени в 110, следващите 21 бита се използват за мрежовата част и оставащите 8 бита се използват за локален адрес (хост - част). Следователно, съществуват 2 милиона мрежи от клас С и 256 хоста за всяка мрежа от този клас.
* При адресите от клас D най-старшите четири бита са установени в 1110, а оставащите 28 бита се използват за адрес за едноименно предаване до група машини. Това позволява дадена IP дейтаграма да се предаде до "група от хостове", представляваща множество машини, които се идентифицират с един IP адрес. Интернет адресите от клас D (от 224.0.0.0. до 239.255.255.255) не се раздават от NIC и RIPE.
* Засега адресите с най-старши битове 1111 не се използват. Те са запазени от NIC за бъдеща употреба и се наричат адреси от клас Е.
1.3 Интернет протоколи
Интернет протоколът дефинира основната единица за предаване на данни в Интернет - дейтаграмата, и схемата за адресация на Интернет. Функциите на този протокол включват предаване на данни между слоя за мрежов достъп и транспортния слой, както и маршрутизация на дейтаграми към отдалечени хостове. Освен това той осигурява фрагментирането и сглобяването на дълги дейтаграми, ако трябва да се предадат чрез мрежи с по-малък размер на пакета.
Трябва да се отбележи, че Интернет протоколът осигурява ненадеждна доставка на дейтаграмите. Терминът "ненадеждна доставка" означава, че пристигането на дейтаграмите до местоназначението им не е гарантирано, тъй като е възможно те да надвишат допустимото време, да бъдат погрешно маршрутизирани или да бъдат унищожени при неуспешна фрагментация или сглобяване. Интернет протоколът не поддържа управление но потока от данни и няма вградени средства, за да провери дали дадено изпратено съобщение е пристигнало успешно. При него единствено се използуват контролни суми на заглавната част, но не и за данните, които пренася дейтаграмата. Проверката дали данните са пристигнали успешно, управлението на потока и въобще надеждността на комуникацията се осигурява от протоколите от по-горните слоеве (за пример може да послужи протоколът от транспортния слой ТСР).
Съществуват много приложни протоколи, повечето от които осигуряват различни услуги на потребителите. Към този слой често се добавят нови услуги. Най-разпространените ТСР/IP приложни протоколи са следните:
* TELNET - протокол за мрежов терминал, който осигурява отдалечен терминален достъп до даден хост.
* HTTP - за използване на услугата www.
* FTP - протокол за интерактивен обмен на файлове.
* SMTP - протокол за електронна поща.
* SNMP - протокол за управление на ТСР/IP мрежи.
* NFS, XDR, RPS, X-Windows - протоколи за разпределени услуги.
С навлизането на Интернет и постоянното търсене на визуално все по-богата информация, нуждата от бърз пренос на графични и видео изображения непрекъснато расте. Затова се търсят все по-добри начини за компресиране на изображенията, които наред с многократното намаляване на размера на необходимите данни да възпроизвеждат изображение възможно най-неразличимо от оригинала, от гледна точка на човешкото око.
В края на осемдесетте години започват разработки на нови методи за компресиране на изображения, които имат за цел да дадат по-добро ниво на компресия от конвенционалните методи. Към края на осемдесетте години тези разработки започват да намират комерсионално приложение за десктоп системи, които позволяват ниво на компресия на изображения до 95% без видимо влошаване на качеството на компресионната картина. Двете групи за стандартизация CCITT и ISO работят заедно, както с академичната общност, ангажирана с този проблем, така и с представители на индустрията, интересуващи се от бързото комерсиално приложение на тези разработки. Групата за стандартизация, създадена от тези две организации се нарича Joint Photographic Experts Group (JPEG). Стандартът JPEG e развиван в продължение на няколко години, за да стане днес най-разпространения стандарт за компресия на изображения със загуба.

Безжични мрежи
1 Безжични мрежи
Wi-Fi (Wireless Fidelity) е революционна безжична технология за обединяване на компютри в мрежа и/или връзка в Интернет.
С нея интернетът става наистина мобилен и дава на потребителя свобода за постоянна връзка както в рамките на една зона (стая, етаж, дом, заведение, район), така и по целия свят. Още с появата си на пазара технологията стана притегателен център за голяма част от производителите на мрежови продукти. В борбата си за пазарен дял, всички компании прокарваха свои собствени стандарти и правила за работа на изделията си в безжична среда. Това от своя страна доведе до пълна несъвместимост между предлаганите устройства и бързо ограничаване на възможностите на технологията.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Телекомуникации и компютърни мрежи 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.