Протоколы передачи данных в сети.
Протоколы - это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Например, дипломаты какой-либо страны четко придерживаются протокола при общении с дипломатами других стран. В компьютерной среде правила связи служат тем же целям.Протоколы - это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.
Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи, обладает своими преимуществами и ограничениями.
Протоколы работают на разных уровнях модели OSI. Функции протокола определяются уровнем, на котором он работает.
Если, например, какой-то протокол работает на физическом уровне, то это означает, что он обеспечивает прохождение пакетов через плату сетевого адаптера и их поступление в сетевой кабель.
Несколько протоколов могут работать совместно. Это так называемый стек, или набор, протоколов.
Как сетевые функции распределены по всем уровням модели OSI, так и протоколы совместно работают на различных уровнях стека протоколов. Уровни в стеке протоколов соответствуют уровням модели.
Работа протоколов
Передача данных по сети с технической точки зрения должна быть разбита на ряд последовательных шагов, каждому из которых соответствуют свои правила и процедуры, то есть протоколы. Таким образом, сохраняется строгая очередность в выполнении определенных действий.
Кроме того, эти действия (шаги) должны быть выполнены в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере-отправителе эти действия выполняются в направлении сверху вниз, а на компьютере-получателе - снизу вверх.
Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия:
• разбивает данные на небольшие блоки, называемые пакетами, с которыми может работать протокол;
• добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему,
• подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее - по сетевому кабелю.
Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но только в обратном порядке:
• принимает пакеты данных из сетевого кабеля;
• через плату сетевого адаптера передает пакеты в компьютер;
• удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем;
• копирует данные из пакетов в буфер для их объединения в исходный блок данных;
• передает приложению этот блок данных в том формате, который оно использует.
И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необходимо выполнять каждое действие одинаковым способом, с тем чтобы пришедшие по сети данные совпадали с отправленными.
Если, например, два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты и добавлять информацию (о последовательности пакетов, синхронизации и для проверки ошибок), тогда компьютер, использующий один из этих протоколов, не сможет успешно связаться с компьютером, на котором работает другой протокол.
Каналы связи в сети. Типы кабелей. Беспроводная среда.
Каналы связи
Канал связи составляют физическая передающая среда (материал или пространство), обеспечивающая распространение сигналов, и аппаратура передачи данных. В компьютерных сетях для передачи сигналов используются различные типы кабелей, инфракрасное излучение, лазер и т.д.
Типы кабелей
На сегодняшний день подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода или кабели. Они выступают в качестве физической среды передачи сигналов между компьютерами. Существуют три основные группы кабелей, которые удовлетворяют потребности всевозможных сетей, от малых до больших:
• витая пара (неэкранированная и экранированная);
• коаксиальный кабель;
• оптоволоконный кабель.
Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары - телефонный кабель.
Витые пары имеют различные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания. Дешевизна этого вида передающей среды делает ее достаточно популярной.
Основной недостаток витой пары - плохая помехозащищенность и низкая скорость передачи информации. Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащищенность (экранированная витая пара), но при этом возрастает стоимость этого типа передающей среды.
Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью. Он дороже витой пары и обеспечивает скорость передачи информации до 10-50 Мбит/с. Затухание сигнала в нем меньше, чем в витой паре. Для промышленного использования выпускаются два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле. Коаксиальный кабель так же, как и витая пара, является одним из популярных типов передающей среды.
Оптоволоконный кабель - идеальная передающая среда. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации. Он имеет наибольшую скорость передачи информации: более 100 Мбит/с.
По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации.
Беспроводная среда.Беспроводная среда постепенно входит в нашу жизнь. Словосочетание «беспроводная среда» может ввести в заблуждение, поскольку означает полное отсутствие проводов в сети. В действительности же это не так. Обычно беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, в которой - как среда передачи - используется кабель. Такая сеть со смешанными компонентами называется гибридной.
Идея беспроводной среды весьма привлекательна, так как ее компоненты:
• обеспечивают временное подключение к существующей кабельной сети;
• гарантируют определенный уровень мобильности;
• позволяют снять ограничения на максимальную протяженность сети, накладываемые медными или даже оптоволоконными кабелями.