- •Кафедра «Информационные технологии»
- •Лекции 10, 11
- •1.История развития компьютерных сетей
- •Самюэль Морзе (нью-йоркский художник) – 1837,
- •Воздушные и кабельные линии связи тех лет позволяли передавать телеграфные сигналы на 10-100
- •Телефонный аппарат фирмы Ericsson
- •Т.к. переменный ток звуковой частоты, вырабатываемый микрофоном телефонного аппарата, очень слаб, радиус действия
- •Изобретение электронных ламп в начале XX века и развитие радиотехники сделало телефонию междугородной
- •Изобретение радио
- •1896 г. - аналогичное устройство в Лондоне представил Гульельмо Маркони (1874-1937).
- •Приоритет Попова в изобретении радио?
- •Вопрос о приоритете Попова в изобретении радио
- •1.2. Основные понятия теории передачи сообщений
- •В 1936 г. Клод Шеннон закончил Мичиганский университет (бакалавр электротехники и математики) и
- •Понятие информация (information) относится к числу первичных, неопределимых строго понятий, в общем случае
- •Для того, чтобы информацию можно было передавать, хранить и обрабатывать, она должна быть
- •В технике связи рассматриваются вопросы передачи любых сообщений (телефонных, телеграфных, факсимильных, телевизионных, …).
- •Т.к. практически все современные автоматические устройства хранят и обрабатывают данные в двоично-кодированном виде,
- •Наиболее общая модель системы передачи сообщений, предложенная Шенноном
- •Источник (человек или ООД) формирует сообщение m, которое преобразуется в электрический сигнал s(t).
- •Перенос сигнала из одной точки пространства в другую осуществляет канал электросвязи (channel), который
- •Передача сообщений от источника к приемнику
- •Например:
- •Любой канал электросвязи предназначен для передачи сигналов определенного вида, с этой точки зрения
- •В простейшем случае значащих позиций две, такой сигнал - двухпозиционный, он самым естественным
- •Преобразование четырехпозиционноного сигнала в двухпозиционный
- •Аналоговый сигнал в отличие от цифрового представляется непрерывной функцией времени s(t), такие сигналы
- •Спектр реальных сигналов не бесконечен, а занимает некоторую полосу частот (fmin , fmax
- •Каналы электросвязи: аналоговые и цифровые (по виду передаваемых сигналов).
- •Вторая важная характеристика аналогового канала – уровень помех, измеряется отношением мощности сигнала S
- •Цифровые каналы характеризуются скоростью передачи данных (в бит/с). Исторически первый и самый медленный
- •Важная характеристика цифрового канала -допустимая частота (коэффициент) ошибок.
- •Передача аналогового сигнала по
- •Преобразование аналогового сигнала в
- •Качество преобразования существенно зависит от выбора T и M. Очевидно, чем быстрее меняется
- •На основании теоремы отсчетов установлены
- •Передача цифрового сигнала по аналоговому каналу
- •Простейший вид непрерывного периодического
- •При простой модуляции скорость передачи данных
- •2. Предыстория компьютерных сетей: телеобработка и сети
- •Содной стороны, сети передачи данных -
- •2.1. Поколения компьютерных сетей (КС)
- •2-е поколение (1970-е гг.) – подключение компьютеров друг к другу. Территориальные
- •Для удешевления сетей связи -принцип коммутации каналов. Пример – телефонная сеть: 4 узла
- •Узел 1, чтобы передать данные узлу 7, сначала
- •Многотерминальная система – прообраз КС
- •С появлением мини-компьютеров - возможность управления технологическим оборудованием, другие задачи уровня отдела предприятия
- •2-е поколение - вместо телетайпов - электронные
- •Пример коммутации каналов – установление
- •Пример коммутации каналов – задержки
- •2-е поколение - по схеме с коммутацией каналов в 1970-е гг. было создано
- •Пример КС 2-го поколения - сеть Cybernet
- •3-е поколение (1980-2000-е годы) –
- •3. Сети пакетной коммутации – от ARPAnet до Интернет
- •Эксперименты, проведенные в 1964-66 гг. по заказу ARPA в MIT показали:
- •Принцип коммутации сообщений и пакетов
- •Принцип коммутации сообщений и пакетов – работа маршрутизатора
- •Особенности принципа коммутации сообщений
- •Проблемы систем с коммутацией сообщений
- •Проблемы систем с коммутацией сообщений
- •Разбиение сообщения на пакеты уменьшает время
- •Если сообщение передается целиком, то трансляция
- •Сеть ARPAnet (1970-е годы)
- •29 октября 1969 г.
- •Принципы ARPAnet, оказались удачными; развитие сети: 1971 г. - 15 узлов, 1972 г.
- •Развитие сетей пакетной коммутации
- •Развитие КС пакетной коммутации – проблема:
- •Возможные выходы:
- •Выход 1: 1976 г. - группа ведущих производителей сетевого оборудования и телефонных компаний
- •Возникновение Internet (1980-е годы)
- •Сотрудничество Р. Кана и В. Серфа: 1974 г. - опубликована 1-я версия семейства
- •Internet (одно из возможных определений) – глобальное сообщество сетей различной
- •1980-е годы – бурный рост Internet:
- •Когда число участников Internet увеличилось до сотен, Пентагон «отгородился» от чужих пользователей -
- •За последующие 8 лет NSF вложил в NSFnet 200 млн. долларов, магистраль выросла
- •Коммерциализация Internet (1990-е годы)
- •Коммерциализация Internet (1990-е годы)
- •4. Web-технологии
- •Для реализации идеи Буш предлал построить фото- электромеханическую (еще не было электронных компьютеров)
- •Хотя проект Memex так и не был осуществлен, он вдохновил последователей – Теда
- •В одной из своих ранних статей "Информационные системы будущего" Тед Нельсон писал:
- •Принципы построения гипертекста
- •Принципы построения гипермедиа
- •Система NLS. Первую работающую гипертекстовую систему создал в 1965-68 г. Дуглас Энгельбарт (изобретатель
- •Система NLS - для организации коллективной работы группы людей, связанных общими интересами. Основным
- •HyperCard. Одной из первых документальных гипертекстовых систем для персональных компьютеров, была система HyperCard,
- •Windows Help. Близкую по духу гипертекстовую документальную базу применила фирма Microsoft в качестве
- •Lotus Notes. Две предыдущие системы относились к разряду персональных, рассчитанных на одного пользователя.
При простой модуляции скорость передачи данных
равна скорости манипуляции. Для увеличения скорости передачи данных есть 2 принципиальных возможности: 1) увеличивать скорость манипуляции; 2) воспользоваться сложными видами модуляции.
Например, при комбинированной амплитудно- частотной модуляции за один такт будет передаваться уже 2 бита. Если число различимых уровней сигнала поднять с 2 до 4, то за такт можно передать уже 3 бита и т. д., но до бесконечности так продолжаться не может, так как в линии связи всегда присутствуют помехи, поэтому близкие по амплитуде уровни будут неразличимы на фоне
шумов. |
51 |
|
2. Предыстория компьютерных сетей: телеобработка и сети
с коммутацией каналов
Сети передачи данных (вычислительные или компьютерные сети) - результат эволюции двух научно-технических отраслей - компьютерных и
телекоммуникационных технологий:
Содной стороны, сети передачи данных -
частный случай распределенных вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме.
Сдругой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи
информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных
системах. |
54 |
|
2.1. Поколения компьютерных сетей (КС)
1-е поколение (1950-60-е гг.) – подключение удаленных терминалов к компьютерам (теледоступ). В 1950-е годы, когда ЭВМ были большой редкостью, удачей считалась сама возможность пообщаться с ними хотя бы по медленному и ненадежному телетайпу. Развитие техники связи и изобретение модемов в 1960-е гг. дали возможность организовать
разветвленные сети теледоступа.
55
56
2-е поколение (1970-е гг.) – подключение компьютеров друг к другу. Территориальные
(Wide Area Networks – WAN) и локальные (Local
Area Networks – LAN) КС с высокоуровневыми услугами (удаленные вычисления, передача файлов, электронная почта, …).
Сначала для передачи сообщений - принцип физической коммутации каналов, затем - более надежный и экономный принцип коммутации пакетов. Сети 2-го поколения, как и ЭВМ 2-го поколения, - разные и
несовместимые. Два абонента, даже находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга, могли общаться, только если
принадлежали одной сети. |
57 |
|
Для удешевления сетей связи -принцип коммутации каналов. Пример – телефонная сеть: 4 узла коммута- ции (телефонные станции) A, B, C, D и 4 абонента.
Когда абонент 1 поднимает трубку и набирает номер абонента 4, на телефонных узлах A, B и D происходит
процесс установления сквозного канала, при этом
на протяжении данного разговора будут заняты
соединительные каналы AB и BD.
58
59
Узел 1, чтобы передать данные узлу 7, сначала
должен передать специальный запрос на установление соединения коммутатору A, указав
адрес назначения 7. Коммутатор А должен выбрать маршрут образования составного канала, а затем передать запрос следующему коммутатору, в данном случае E. Затем коммутатор E передает запрос коммутатору F, а тот, в свою очередь, передает запрос узлу 7. Если узел 7 принимает запрос на установление соединения, он направляет по уже установленному каналу ответ исходному узлу, после чего составной канал считается скоммутированным, и узлы 1 и 7 могут
обмениваться по нему данными. |
60 |
|