Основы среды передачи данных: основные термины и определения (среда передачи данных, линия передачи данных, блоки взаимодействия, канал передачи данных и т.Д.).
Многоуровневая структура стека tcp/ip: стек протоколов tcp/ip (прикладной, транспортный, уровень межсетевого взаимодействия, уровень сетевых интерфейсов)
1. Основы среды передачи данных
Среда передачи данных - совокупность линий передачи данных и блоков взаимодействия (т.е. сетевого оборудования, не входящего в станции данных), предназначенных для передачи данных между станциями данных.
Линия передачи данных - средства, которые используются в информационных сетях для распространения сигналов в нужном направлении. Примерами линий передачи данных являются коаксиальный кабель, витая пара проводов, световод. Характеристиками линий передачи данных являются зависимости затухания сигнала от частоты и расстояния. Затухание принято оценивать в децибеллах,
1 дБ = 10*lg(P1/P2), где Р1 и Р2 - мощности сигнала на входе и выходе линии соответственно.
При заданной длине можно говорить о полосе пропускания (полосе частот) линии. Полоса пропускания связана со скоростью передачи информации. Различают бодовую (модуляционную) и информационную скорости. Бодовая скорость измеряется в бодах, т.е. числом изменений дискретного сигнала в единицу времени, а информационная - числом битов информации, переданных в единицу времени.
Канал (канал связи) - средства односторонней передачи данных. Примером канала может быть полоса частот, выделенная одному передатчику при радиосвязи. В некоторой линии можно образовать несколько каналов связи, по каждому из которых передается своя информация. При этом говорят, что линия разделяется между несколькими каналами.
Существуют два метода разделения линии передачи данных: временное мультиплексирование (иначе разделение по времени или TDM), при котором каждому каналу выделяется некоторый квант времени, и частотное разделение (FDM - Frequency Division Method), при котором каналу выделяется некоторая полоса частот.
Канал передачи данных - средства двустороннего обмена данными, включающие аппаратуру передачи данных (АПД) и линию передачи данных. По природе физической среды передачи данных (ПД) различают каналы передачи данных на оптических линиях связи, проводных (медных) линиях связи и беспроводные. В свою очередь, медные каналы могут быть представлены коаксиальными кабелями и витыми парами, а беспроводные - радио- и инфракрасными каналами.
В зависимости от способа представления информации электрическими сигналами различают аналоговые и цифровые каналы передачи данных. В аналоговых каналах для согласования параметров среды и сигналов применяют амплитудную, частотную, фазовую и квадратурно-амплитудную модуляции. В цифровых каналах для передачи данных используют самосинхронизирующиеся коды, а для передачи аналоговых сигналов - кодово-импульсную модуляцию.
2. Уровни стека tcp/ip.
Прикладной уровень стека TCP/IP соответствует трем верхним уровням модели OSI: прикладному, представительному и сеансовому. Он объединяет службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. (FTP, telnet, SMTP , HTTP и другие).
Протоколы прикладного уровня устанавливаются на хостах. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент-сервер. Протоколы прикладного уровня отрабатывают логику приложений и «не интересуются» способами передачи данных по сети, они используют протоколы нижних уровней как набор инструментов.
Транспортный уровень стека TCP/IP, называемый также основным уровнем, может предоставлять вышележащему уровню два типа сервиса:
гарантированная доставка - протокол TCP - установление логического соединения, разбиение потока байтов на сегменты и передача их уровню межсетевого взаимодействия.
доставка «по возможности» - протокол UDP - применяется когда задача надежного обмена данными либо вообще не ставится, либо решается средствами более высокого уровня.
Также TCP и UDP - связующее звено между прилегающим к ним прикладным уровнем и уровнем межсетевого взаимодействия. От прикладного протокола транспортный уровень принимает задание на передачу данных с тем или иным качеством, а после выполнения рапортует об этом прикладному уровню. К нижележащему уровню межсетевого взаимодействия протоколы TCP и UDP обращаются своего рода инструменту, не очень надежному, но способному перемещать в свободном и рискованном путешествии по составной сети. Протоколы ТСР и UDP, так же как и протоколы прикладного уровня, устанавливаются на хостах.
Уровень межсетевого взаимодействия (сетевой) обеспечивает перемещение пакетов в пределах всей составной сети. Протоколы уровня межсетевого взаимодействия поддерживают интерфейсы с вышележащим транспортным уровнем, получая от него запросы на передачу данных по сети.
Основной протокол сетевого уровня - протокол IP. Он хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Так как протокол IP является дейтаграммным протоколом, он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.
Другие протоколы – RIP, OSPF, ICMP (обмен информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом-источником пакета.
Уровень сетевых интерфейсов обеспечивает интеграцию в составную сеть других сетей, причем задача ставится так: сеть TCP/IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не использовала. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить раз и навсегда. Для каждой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. К таким интерфейсным средствам относятся протоколы инкапсуляции IP-пакетов уровня межсетевого взаимодействия в кадры локальных технологий.
Уровень сетевых интерфейсов в протоколах TCP/IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений «точка-точка» SLIP и РРР, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, frame relay.
Билет 4