Информационно-вычислительные сети. Основные понятия

08.04.2016 Конспект лекций Сети ЭВМ и телекоммуникации содержание КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ Лекция 1. Информационно ­ вычислительные сети. Основные понятия 1.1 Классификация информационно­вычислительных сетей Коммуникационная сеть ─ система, состоящая из объектов, называемых пунктами (узлами) сети и осуществляющих функции генерации, преобразования, хранения и потребления некоторого продукта, а также линий передачи, осуществляющих передачу продукта между пунктами . В качестве продукта могут фигурировать информация, энергия, масса. Информационно­вычислительная сеть (ИВС) ─ коммуникационная сеть, в которой продуктом генерирования, переработки, хранения и использования является информация, а узлами сети служит вычислительное оборудование. Компонентами ИВС могут быть ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных. В качестве оконечного оборудования данных могут выступать ЭВМ, принтеры, плоттеры и др. вычислительное, измерительное и исполнительное оборудование автоматических и автоматизированных систем. ИВС классифицируются по ряду признаков. В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети: Территориальные – охватывающие значительное географическое пространство. Среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные и глобальные масштабы. локальные (ЛВС) – охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друг, реже – на 1…2 км). Корпоративные (масштаба предприятия) – представляют собой совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. В зависимости от сложности различают интегрированные сети, неинтегрированные сети и подсети. Интегрированная вычислительная сеть (интерсеть) представляет собой взаимосвязанную совокупность многих вычислительных сетей, которые в интерсети называются подсетями. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, ячеистой, комбинированной и произвольной структуры. В зависимости от способа управления различают сети: клиент­сервер, или сети с выделенным сервером. В них выделяется один или несколько узлов (серверов), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи; одноранговые – в них все узлы равноправны. В зависимости от того, одинаковые или неодинаковые ЭВМ применяются в сети, file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 1/56 08.04.2016 Конспект лекций различают сети однотипных ЭВМ – однородные и разнотипных ЭВМ – неоднородные (гетерогенные). В зависимости от прав собственности на сети последние могут быть сетями общего пользования или частными. Среди сетей общего пользования выделяют телефонные сети и сети передачи данных. 1.2 Сети одноранговые и “клиент ­ сервер” Локальные, глобальные и территориальные сети могут быть одноранговыми сетями типа клиент – сервер (они также называются сетями с выделенным сервером) или смешанными (в которых используются как одноранговые технологии, так и технологии с выделенным сервером). Одноранговые сети. Компьютеры в одноранговых сетях могут выступать как в роли клиентов, так и в роли серверов. Так как все компьютеры в этом типе сетей равноправны, одноранговые сети не имеют централизованного управления разделением ресурсов. Любой из компьютеров может разделять свои ресурсы с любым компьютером в той же сети. Одноранговые взаимоотношения также означают, что ни один компьютер не имеет ни высшего приоритета на доступ, ни повышенной ответственности за предоставление ресурсов в совместное пользование. Каждый пользователь в одноранговой сети является одновременно сетевым администратором. Это означает, что он управляет доступом к ресурсам, расположенным на его компьютере, и может дать всем остальным пользователям неограниченный либо ограниченный доступ к локальным ресурсам, а может не дать вообще никакого доступа. Каждый пользователь также решает, дать другим пользователям доступ просто по их запросу или защитить эти ресурсы паролем. Преимущества одноранговых сетей: + легкость в установке и настройке; + независимость отдельных машин от выделенного сервера; + возможность для пользователя контролировать свои собственные ресурсы; + отсутствие необходимости в дополнительном программном обеспечении, кроме операционной системы; + отсутствие необходимости иметь отдельного человека в качестве выделенного администратора сети ; + сравнительная дешевизна в приобретении и эксплуатации; Недостатки одноранговых сетей: ­ необходимость помнить столько паролей, сколько имеется разделенных ресурсов; ­ необходимость производить резервное копирование отдельно на каждом компьютере, чтобы защитить все совместные данные; ­ падение производительности при доступе к разделенному ресурсу на компьютере, где этот ресурс расположен; ­ отсутствие централизованной организационной схемы для поиска и управления file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 2/56 08.04.2016 Конспект лекций доступом к данным. Сети с выделенным сервером, или сети типа клиент­сервер Эти сети опираются на специализированные компьютеры, называемые серверами, которые представляют собой централизованные хранилища сетевых ресурсов и, централизованно обеспечивают безопасность и управление доступом. В отличие от сетей с выделенным сервером одноранговые сети не имеют централизованного обеспечения безопасности и управления. Сервер представляет собой сочетание специализированного программного обеспечения и оборудования, которое предоставляет службы в сети для остальных клиентских компьютеров (рабочих станций) или других процессов. Рисунок 1.1 Клиент ­ серверная модель В рамках одной локальной сети могут использоваться несколько выделенных серверов. По своему функциональному назначению различают несколько типов серверов: файловый, печати, приложений, базы данных и т.д. Преимущества сетей с выделенным сервером: + обеспечение централизованного управления учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование; + использование более мощного серверного оборудования обусловливает более эффективный доступ к сетевым ресурсам; + пользователям для входа в сеть нужно помнить только пароль, что позволяет им получить доступ ко всем ресурсам, к которым они имеют права. Недостатки сетей с выделенным сервером: ­ неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, что в лучшем случае означает потерю сетевых ресурсов; ­ сети требуют квалифицированного персонала для сопровождения сложного специализированного программного обеспечения, что увеличивает общую стоимость сети; file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 3/56 08.04.2016 Конспект лекций ­ стоимость также увеличивается благодаря потребности в выделенном оборудовании и специализированном ПО. Лекция 2. Топология сетей При организации сети в первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, т.е. топологию. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрами – физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями, или узлами сети. Существуют четыре основных типа топологии: шина (bus), кольцо (ring), звезда (star) и ячеистая топология (mesh). Другие топологии обычно являются комбинацией двух и более главных типов. Выбор типа топологии для сети является одним из первых шагов планирования сети. Он основывается на множестве факторов, в число которых входят цена, расстояния, вопросы безопасности, предполагаемая сетевая операционная система и т.д. Физическая топология шина (bus), именуемая также линейной шиной, состоит из единственного кабеля, к которому присоединены все компьютеры сегмента. По такой топологии строятся 10 Мегабитные сети 10Base­2 и 10Base­5. В качестве кабеля используется коаксиальные кабели. Рисунок 2.1 Топология сети ─ шина(bus) Достоинства этой топологии: + требуется небольшое количество оборудования и кабелей + легко настраивается + отказ любой из рабочих станций не влияет на работу все сети Недостатки ­ неполадки станции или другого компонента сети трудно изолировать ­ неполадки в магистральном кабеле могут привести к выходу из строя всей сети. Топология кольцо (ring) обычно используется в сетях Token Ring и FDDI. При этой file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 4/56 08.04.2016 Конспект лекций топологии каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в “кольцо”. Рисунок 2.2 Топология сетей ─ кольцо(ring) Достоинства: + относительно легка для установки и настройки; + требуется минимум аппаратного обеспечения; + не требуются заглушки (в отличии от топологии шина) Недостатки: ­ выход из строя одной части кольца приводит к отказу всей сети; ­ при настройке и переконфигурации нужно отключать всю сеть. В топологии звезда (star) все компьютеры в сети соединены друг с другом с помощью центрального коммутатора. Все данные, которые посылает станция, направляются прямо на концентратор, который затем пересылает пакет в направлении получателя. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 5/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 2.3 Топология сетей ─ звезда(star) Достоинства топологии звезда: + неполадки на одной станции не выведут из строя всю сеть; + относительно просто находить обрывы кабеля и прочие неисправности; + наличие центрального концентратора облегчает Недостатки: ­ большой расход кабеля; ­ выход из строя концентратора отключает всю сеть. Ячеистая топология (mesh) предусматривает соединение всех компьютеров попарно. Рисунок 2.4 Топология сетей ─ ячейка(mesh) file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 6/56 08.04.2016 Конспект лекций Достоинства: + Способность сети работать при наличии сбоев; Недостатки: ­ сложность установления ; ­ высокая стоимость. Многие организации используют комбинации главных сетевых топологий, получая так называемые смешанные сети. Лекция 3. Эталонная модель взаимосвязи открытых систем 3.1. Уровни эталонной модели В начале 80­х гг. прошлого века ряд международных организаций по стандартизации – ISO,ITU и некоторые другие ­ разработали модель, которая сыграла значительную роль в развитии сетей. Она называется моделью взаимодействия открытых систем, или OSI (Open System Interconnection). Модель OSI определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. В модели OSI средства взаимодействия делятся на 7 уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств. Физический уровень (physical layer) имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара, волоконно­ оптический кабель или цифровой территориальный канал. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме того, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта. Одной из задач канального уровня (data link layer) является проверка доступности среды передачи. Другая задача данного уровня — реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру Когда кадр приходит по сети, получатель вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров. Необходимо отметить, что функция file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 7/56 08.04.2016 Конспект лекций исправления ошибок не является обязательной для канального уровня, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует. К типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда, а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI. Сетевой уровень (network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Сетевой уровень (network layer) решает также задачи согласования разных технологий, упрощения адресации в крупных сетях и создания надежных и гибких барьеров на пути нежелательного трафика между сетями. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие “номер сети”. В этом случае адрес получателя состоит из старшей части — номера сети и младшей — номера узла в этой сети. Транспортный уровень (transport layer) обеспечивает приложениям или верхним уровням стека — прикладному и сеансовому — передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное — способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов. Сеансовый уровень (session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике не многие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе. Представительный уровень (presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов. Прикладной уровень (application layer) — это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web­страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message). file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 8/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 3.1 Взаимодействие уровней OSI Рисунок 3.2 Движение данных по уровням OSI 3.2. Сетевые компоненты Существует множество сетевых устройств, которые возможно использовать для создания, сегментирования и усовершенствования сети. Основными из них являются сетевые адаптеры, повторители, усилители, концентраторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. Сетевые адаптеры (карты), или NIC являются теми устройствами, которые file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5%… 9/56 08.04.2016 Конспект лекций физически соединяют компьютер с сетью. Повторители (repeater) используются в сетях с цифровым сигналом для борьбы с его ослаблением. Они обеспечивают надежную передачу данных на большие расстояния, нежели обычно позволяет тип носителя. Когда повторитель получает ослабленный входящий сигнал, он очищает его, увеличивает мощность сигнала и посылает его следующему сегменту. Усилители (amplifier), хоть и имеют сходное назначение, применяются для увеличения дальности передачи в сетях, использующих аналоговый сигнал. Аналоговые сигналы могут переносить одновременно и голос и данные — носитель делится на несколько каналов, так что разные частоты могут передаваться параллельно. Концентратор (hub) представляет собой сетевое устройство, служащее в качестве центральной точки соединения в сетевой конфигурации звезда (star). Он также может быть использован для соединения сетевых сегментов. Существуют три основных типа концентраторов: пассивные (passive), активные (active) и интеллектуальные (intelligent). Пассивные концентраторы, не требующие электроэнергии, действуют просто как физическая точка соединения, ничего не добавляя к проходящему сигналу. Активные концентраторы требуют энергии, которую они используют для восстановления и усиления сигнала, проходящего через них. Интеллектуальные концентраторы могут предоставлять такие сервисы, как переключение пакетов (packet switching) и перенаправление трафика (traffic routing). Мост (bridge) представляет собой устройство, используемое для соединения сетевых сегментов. Он функционирует в первую очередь как повторитель, может получать данные из любого сегмента, однако более разборчив в передаче этих сигналов, чем повторитель. Если получатель пакета находится в том же физическом сегменте, что и мост, то мост знает, что этот пакет достиг цели и, таким образом, больше не нужен. Если же получатель находится в другом физическом сегменте, мост знает, что пакет надо переслать. Эта обработка помогает уменьшить загрузку сети. Например, сегмент не получает сообщений, не относящихся к нему. Существуют следующие типы мостов: Мосты – трансляторы, которые осуществляют преобразование различных форм информации в единый вид, позволяя связывать сети разных типов. Прозрачный или интеллектуальный – мост периодически “изучает”, куда направлять получаемые им пакеты. Он делает это посредством непрерывного построения специальных таблиц, добавляя в них по мере необходимости новые элементы. Недостатком мостов является то, что они передают данные дольше, чем повторители, так как проверяют адрес сетевой карты получателя для каждого пакета. Они также сложнее в управлении и дороже, нежели повторители. Маршрутизатор (router) представляет собой сетевое коммуникационное устройство, которое может связывать два и более сетевых сегмента (или подсетей). Маршрутизатор функционирует подобно мосту, но для фильтрации трафика он использует не адрес сетевой карты компьютера, а информацию о сетевом адресе , передаваемую в относящейся к сетевому уровню части пакета. После получения этой информации об адресе маршрутизатор использует таблицу маршрутизации (routing table), содержащую сетевые адреса, чтобы определить, куда направить пакет. Он делает это посредством сравнения сетевого адреса в пакете с элементами в таблице маршрутизации. Если совпадение найдено, пакет направляется по указанному маршруту, если же совпадение не найдено пакет обычно отбрасывается. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 10/56 08.04.2016 Конспект лекций Существуют два типа маршрутизирующих устройств: статические и динамические. Статические маршрутизаторы (static router) используют таблицы маршрутизации, которые должен создавать и вручную обновлять сетевой администратор. Динамические маршрутизаторы (dynamic router) создают и обновляют свои собственные таблицы маршрутизации. Поскольку маршрутизаторы могут осуществлять интеллектуальный выбор пути и отфильтровывать пакеты, которые им не нужно получать, они помогают уменьшить загрузку сети, сохранить ресурсы и увеличить пропускную способность. Кроме того, они повышают надежность доставки данных, так как могут выбрать для пакетов альтернативный путь, если маршрут по умолчанию недоступен. Шлюз (gateway) представляет собой устройство для осуществления связи между двумя или несколькими сетевыми сегментами. В качестве шлюза обычно выступает выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать несходным системам в сети. Другой функцией шлюзов является преобразование протоколов. В этом состоит его отличие от моста, который просто пересылает сообщение, используя один протокол внутри формата данных другого протокола. Хотя шлюзы имеют много преимуществ, нужно учитывать несколько факторов при принятии решения об использовании шлюзов в сети. Шлюзы сложны в установке и настройке. Они также дороже других коммуникационных устройств. Вследствие лишнего этапа обработки, связанного с процессом преобразования, шлюзы, работают медленнее, чем маршрутизаторы и подобные устройства. Рисунок 3.3 Включение в сеть повторителей, мостов, маршрутизаторов и шлюзов file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 11/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 3.4 Включение в сеть репитера и концентратора Рисунок 3.5 Соединение разнородных и однородных элементов сетей с помощью моста file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 12/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 3.6 Включение концентраторов в сеть типа “кольцо” Лекция 4. Теоретические основы передачи данных 4.1. Информация, сообщение, сигнал Под термином “информация” понимают различные сведенья, которые поступают к получателю. В литературе наиболее часто встречается следующее определение информации: информация – это сведенья, являющиеся объектом передачи, распределения, преобразования, хранения или непосредственного использования. Это могут быть сведенья о результатах измерения, наблюдения за каким­либо объектом и т.п. Сообщение является формой представления информации. Одно и то же сведенье может быть дано в различной форме. Информация, содержащаяся в сообщении, передается получателю по каналу передачи дискретных сообщений (ПДС) (рис.4.1). Рисунок. 4.1 Тракт передачи дискретных сообщений Сообщение поступает от источника дискретных сообщений, который характеризуется алфавитом передаваемых сообщений А. Пусть объем этого алфавита К, а вероятность выдачи символа ai є A (1≤ i ≤ K) p(ai). К числу основных информационных характеристик сообщений относятся количество информации в отдельных сообщениях, энтропия и производительность источника сообщений. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 13/56 08.04.2016 Конспект лекций Количество информации в сообщении (символе) определяется в битах – единицах измерения количества информации. Чем меньше вероятность появления того или иного сообщения, тем большее количество информации мы извлекаем при его получении. Было предложено определять количество информации на одно сообщение ai выражением I (ai)= log2 = ­ log2 Среднее количество информации Н(А), которое приходится на одно сообщение, поступающее от источника без памяти, определяется: Н(А)= (4.1) Выражение (4.1) известно как формула Шеннона для энтропии источника дискретных сообщений. Энтропия – мера неопределенности в поведении источника дискретных сообщений. Один бит – максимальное среднее количество информации, которое переносит один символ источника дискретных сообщений в том случае, когда алфавит источника включает два независимых символа. Среднее количество информации, выдаваемое источником в единицу времени, называют производительностью источника Н’(А)=Н(А) / Т (бит/с), Где Т – среднее время, отводимое на передачу одного символа (сообщения). Для каналов передачи дискретных сообщений вводят аналогичную характеристику – скорость передачи информации по каналу R. Она определяется количеством бит, передаваемых в секунду. Максимально возможное значение скорости передачи информации по каналу называется пропускной способностью канала и обозначается С. Сообщение, поступающее от источника, преобразуется в сигнал, который является его переносчиком в системах электросвязи. Различают четыре вида сигналов: непрерывный непрерывного и непрерывный дискретного времени, дискретный непрерывного и дискретный дискретного времени. Непрерывные сигналы непрерывного времени называют сокращенно непрерывными (аналоговыми) сигналами. Они могут изменяться в произвольные моменты времени, принимая любые значения из непрерывного множества возможных значений. К таким сигналам относится, например, синусоида. Непрерывные сигналы дискретного времени могут принимать произвольные значения, но изменяться только в определенные, наперед заданные (дискретные) моменты. Дискретные сигналы непрерывного времени отличаются тем, что они могут изменяться в произвольные моменты, но их величины принимают только разрешенные (дискретные) значения. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 14/56 08.04.2016 Конспект лекций Дискретные сигналы дискретного времени (сокращенно дискретные) в дискретные моменты времени могут принимать только разрешенные (дискретные) значения. 4.2. Преобразование аналогового сигнала в цифровой (ИКМ) В аналоговых системах пользовательская информация передается аналоговым способом непосредственно либо с помощью модуляции сигнала частоты. При этом возникает вопрос, действительно ли необходимо передавать весь сигнал достаточно передавать только его значения через одинаковые моменты времени. Эту проблему решали ученые Котельников, Найквист, Шен­нон, доказав, что вместо самого сигнала можно передавать его отдельные отсчеты, взятые через равные промежутки времени. При импульсно­кодовой модуляции (ИКМ) аналоговый пользовательский сигнал подвергается следующим преобразованиям: дискретизации, квантованию и кодированию. Дискретизация. Дискретизация ­ это преобразование, при. котором аналоговый сигнал представляется дискретным. согласно теореме Котельникова аналоговый сигнал можно без ошибок восстановить из дискретного сигнала, полученного дискретизацией аналогового сигнала. При этом частота дискретизации (Fд) должна не менее чем в два раза превышать значение максимальной (верхней границы) частоты аналогового сигнала (Fв). Fд = 2Fв , Гц Квантование. Квантование это представление амплитуды отсчета аналогового сигнала значением ближайшего разрешенного дискретного уровня, Единица измерения ­ уровни квантования, Для того, чтобы можно было использовать цифровую передачу, каждый отсчет должен быть представлен в виде кодовой комбинации. Т.к. число кодовых комбинаций ограничено, то все промежуточные значения сигнала должны заменяться ближайшими разрешенными значениями. Выбор числа уровней квантования в основном определяется требуемым качеством передачи информации (таблица 4.1). Для обеспечения отличного качества информации согласно рекомендации МСЭ­Т было принято 256 уровней квантования. Таблица 4.1 – Зависимость между качеством передачи информации и числом уровней квантования Качество передаваемой информации Количество уровней квантования Разрядность кодового слова Очень плохое 8 3 Плохое 16 4 Посредственное 32 5 Хорошее 64 6 Очень хорошее 128 7 file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 15/56 08.04.2016 Конспект лекций Отличное 256 8 Кодирование. Кодированием квантованного сигнала называется отождествление этого сигнала с кодовыми словами (кодовыми комбинациями), причем в аппаратуре ИКМ используются двоичные кодовые слова” Под кодовым словом понимается упорядоченная последовательность двоичных символов. Каждое слово соответствует определенному уровню квантования. Значения уровней квантования при кодировании представляются в виде двоичного числа. Разрядность кодового слова при различном качестве передачи информации приведена в таблице 4.1 Лекция 5. Способы модуляции Сигналы, вырабатываемые ЭВМ – цифровые. Их спектр лежит в диапазоне 0 – Fmax (где Fmax – максимальная частота спектра, определяемая длительностью единичного элемента). В то же время полоса пропускания канала находится в диапазоне F*min – F*max, где F*min, как правило, больше нуля, отсюда вытекает основное назначение модуляции – задача преобразования исходного спектра таким образом, чтобы сигнал “прошел” через канал (задача переноса исходного спектра в диапазон F*min – F*max). Дополнительная задача, которую решают современные методы модуляции – это увеличение скорости передачи информации в канал связи и при этом получить достаточно высокую помехоустойчивость. Решение основной задачи. Сообщения, которые вырабатывают оконечные устройства, имеют вид импульсов постоянного тока, которые не проходят через большинство каналов связи. Чтобы получить сигналы, проходящие по каналам связи, надо импульсы постоянного тока заменить импульсами переменного тока. Спектр таких импульсов совпадает с полосой пропускания канала. При амплитудной модуляции два двоичных значения представляются сигналами несущей частоты с двумя различными амплитудами. Для логической единицы представляется наличием несущей частоты при постоянной амплитуде, а для логического нуля – её отсутствием. Этот способ редко используется в чистом виде на практике из­за низкой помехоустойчивости, но часто применяется в сочетании с другим видом модуляции – фазовой. Метод амплитудной модуляции используется для передачи цифровых данных по оптоволокну. При частотной модуляции значение 0 и 1 при исходных данных передаются синусоидами с различной частотой – f0 и f1 этот способ модуляции не требует сложных схем в модемах и обычно применяется в низкоскоростных модемах. По телефонным линиям передаются частоты от 300 до 3400 Гц и что дуплексная передача означает одновременную передачу сигналов в обоих направлениях. Для организации дуплексной передачи полоса разделяется на две части. В одном направлении (передача или прием)числа 0 и 1 представляются частотами, центрированными на частоте 1170 Гц, но смещенными на 100 Гц в обе стороны. При фазовой модуляции значение данных 0 и 1 соответствуют сигналы одинаковой частоты, но различные фазы 0 и 1800 или 0, 900, 1800 и 2700. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 16/56 08.04.2016 Конспект лекций При относительной фазовой модуляции отсчет передаваемого сигнала (∆φ) осуществляется не относительно фазы несущей, а относительно фазы передающего сигнала. Известно, что если сообщение передается двоичными посылками (двоичным кодом), то скорость передачи информации не может превышать 2∆Fk бит/с, или 2 бит/с на 1 Гц полосы пропускания канала. Для повышения удельной скорости передачи информации необходимо перейти к многократной модуляции (многопозиционным кодам), при которой каждая элементарная посылка несет более 1 бита информации. Наибольшее применение многократные методы нашли при фазовой модуляции. Здесь каждой комбинации из n единичных двоичных элементов, поступивших от источника, ставится в соответствие определенное значение фазы отрезка несущей. Правило отображения двоичной последовательности {ai} в последовательность сигналов {si,k(t)} называется модуляционным кодом. Так, при двукратной фазовой модуляции (ДФМ) передаваемая последовательность разбивается на комбинации из двух элементов. Очевидно, что число различных комбинаций длины m равно 2m. Для ДФМ 2m=4. Передача информации осуществляется дибитами в соответствии с модуляционным кодом (табл. 5.1) Таблица 5.1 Правило формирования ДФМ ­ сигнала Комбинация 00 01 11 10 ∆φ0 45 135 225 315 Квадратурная амплитудная модуляция является популярным методом аналоговой передачи сигналов, используемых в некоторых беспроводных стандартах. Данная схема модуляции совмещает в себе амплитудную и фазовую модуляции. В этом методе использованы преимущества одновременной передачи двух различных сигналов на одной несущей частоте, но при этом задействованы две копии несущей частоты, сдвинутые относительно друг друга на 90°, т.е. находится в квадратуре. При квадратурной амплитудной модуляции обе несущие являются амплитудно­ модулированными. Итак, два независимых сигнала одновременно передаются через одну среду. В приемнике эти сигналы демодулируются, а результаты объединяются с целью восстановления исходного двоичного сигнала. Лекция 6. Кодирование источника Процедуры, направленные на устранение избыточности в передаваемом сигнале, называются, называются эффективным или статическим кодированием. Решение этой задачи позволит обеспечить передачу по каналу максимального количества информации в единицу времени. Рассмотрим условия, при которых применение процедур эффективного кодирования окажется экономически оправданным. Пусть для передачи информации от источника с заданной скоростью требуется N телеграфных каналов. Если стоимость 1 км канала Sk и требуется обеспечить передачу информации на L км, то общие капитальные вложения в случае, когда эффективное кодирование не применяется, K1=NSkL. Использование эффективного кодирования позволяет file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 17/56 08.04.2016 Конспект лекций обеспечить сжатие сообщения за счет устранения избыточности в Z раз. При этом капитальные затраты с учетом эффективного кодирования K2=( . Эффективное кодирование экономически оправдано, если суммарная стоимость кодера и декодера источника (K3) будет удовлетворять неравенству K3≤ K1 – K2=NSkL (1 – 1/Z ). Сформулируем задачу статического кодирования, которую часто приходится решать в технике документальной электросвязи. Пусть имеется сообщение, записанное с помощью букв некоторого алфавита А={a1, a2, …, ak}, содержащего К букв. Алфавит А назовем входным. Требуется закодировать это сообщение, т.е. указать правило, которое сопоставляет каждой букве алфавита последовательность из символов “0” и “1”. Выбранный код, во­первых, должен обеспечивать возможность однозначного декодирования, т.е. позволять по принятой последовательности символов “0” и “1” однозначно восстановить переданное сообщение (букву). Во­вторых, на передачу сообщения в среднем должно быть затрачено минимальное число нулей и единиц, что позволит передать за единицу времени максимальное число сообщений. Код, обладающий тем свойством, что никакое более короткое слово не является началом другого более длинного слова кода, называют префиксным. Префиксные коды всегда однозначно декодируемы. Метод Хаффмана. Пусть буквы (сообщения) входного алфавита A={a1, …, ak} имеют соответственно вероятности p1, p2, …, pk . Предположим, что буквы в алфавите расположены в порядке убывания их вероятностей (если данное условие не выполняется, то всегда нетрудно расположить буквы в порядке убывания их вероятностей, тогда это и будет первым шагом алгоритма Хаффмана), т.е. p1 ≥ p2, …≥ pk­ 1 ≥ pk . Тогда алгоритм кодирования Хаффмана состоит в следующем: 1. Два самых маловероятных сообщения объединяются в одно сообщение b, которое имеет вероятность, равную сумме вероятностей сообщений ak­1, ak, т.е. pk­1+pk . В результате получим сообщения a1, a2, …, ak­2 , b, вероятности которых p1, p2, …, pk­2, pk­1+pk. Эти сообщения вновь располагаем в порядке убывания вероятностей. 2. Берем два сообщения, имеющие наименьшие вероятности, объединяем их в одно и вычисляем их в общую вероятность. 3. Повторяем шаги 1 и 2 до тех пор, пока не получим единственное сообщение, вероятность которого равна 1. 4. Проводя линии, объединяющие сообщения и образующие последовательные подмножества, получаем дерево, в котором отдельные сообщения являются концевыми узлами. Соответствующие им кодовые слова можно построить, приписывая ветви, которые идут вниз, “0”, а вверх – “1”. Так как в процессе кодирования сообщениям сопоставляются только концевые узлы, полученный код является префиксным и всегда однозначно декодируем. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 18/56 08.04.2016 Конспект лекций Лекция 7. Кодирование канала 7.1. Классификация корректирующих кодов Код, способный обнаруживать или исправлять ошибки, называется корректирующим. Помехоустойчивые (корректирующие) коды (рис. 7.1) делятся на блочные и непрерывные. К блочным относятся коды, в которых каждому символу алфавита сообщений соответствует блок (кодовая комбинация) из n(i) элементов, где i – номер сообщения. Если n(i) = n, т.е. длина блока постоянна и не зависит от номера сообщения, то код называется равномерным. Такие коды чаще применяются на практике. Если длина блока зависит от номера сообщения, то блочный код называется неравномерным. Примером неравномерного кода служит код Морзе. В непрерывных кодах передаваемая информационная последовательность не разделяется на блоки, а проверочные элементы размещаются в определенном порядке между информационными. Рисунок. 7.1 Классификация корректирующих кодов Равномерные блочные коды делятся на разделимые и неразделимые. В первых элементы разделяются на информационные и проверочные, занимающие определенные места в кодовой комбинации, во вторых отсутствует деление элементов кодовых комбинаций на информационные и проверочные. К последним относится код с постоянным весом, например рекомендованный МККТТ семиэлементный телеграфный код №3 с весом каждой кодовой комбинации, равным трем. 7.2. Циклические коды Широкое распространение получил класс линейных кодов, которые называются циклическими. Название этих кодов происходит от их основного свойства: если кодовая комбинация a1, a2, …, an­1, an принадлежит циклическому коду, то комбинация an, a1, a2, …, an­1; an­1, an, …, an­2 и т.д., полученные циклической перестановкой элементов, также принадлежат этому коду. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 19/56 08.04.2016 Конспект лекций Общим свойством всех разрешенных кодовых комбинаций циклических кодов является их делимость без остатка на некоторый выбранный полином, называемый производящим. Синдромом ошибки в этих кодах является наличие остатка от деления принятой кодовой комбинации на этот полином. Описание циклических кодов и их построение обычно проводят с помощью многочленов (полиномов). Так, n – элементная кодовая комбинация записывается в виде A(x) = an­1xn­1 + an­2xn­2 + …+ a1x + a0, Где ai={1,0}, причем ai=0 соответствуют нулевым элементам комбинации, а ai=1 – ненулевым. Найдем алгоритмы построения циклического кода, удовлетворяющего перечисленным выше условиям. Задан полином P(x)=ar­1 xr + ar­2 xr­1+ …+1, определяющий корректирующую способность кода, и задан исходный код, который требуется преобразовать в корректирующий циклический. Обозначим многочлен, соответствующий комбинации простого кода, Q(x). Возьмем произведение Q(x)xr и разделим его на P(x). В результате получим многочлен G(x) и остаток R(x)/P(x); (7.2.1) Умножим левую и правую части на P(x), тогда (2.5.1) перепишется в виде (7.2.2) Перепишем равенство (2.5.2) в виде (7.2.3) Левая часть (2.5.3) делится без остатка на P(x), значит без остатка делится и правая часть. Из (2.5.3) вытекают два способа формирования комбинаций циклического кода: путем умножения многочлена G(x) на P(x) и путем деления Q(x)xr на P(x) и приписывания к Q(x)xr остатка от деления R(x). Циклические коды достаточно просты в реализации, обладают высокой корректирующей способностью (способностью исправлять и обнаруживать ошибки) и поэтому рекомендованы МСЭ­Т для применения в аппаратуре ПД. 7.3. Системы с обратной связью Системы, в которых меняется избыточность с изменением качества канала, относятся к числу адаптивных. Одним из типов адаптивных систем является система с обратной связью. В этих системах между приемником и передатчиком помимо основного (прямого) канала имеется вспомогательный (обратный). Системы с обратной связью (ОС) характеризуются повторением кодовых комбинаций, в которых обнаружены ошибки. Решение о необходимости повторения может выносится на приеме (системы с решающей обратной связью ­ РОС) или на передаче (системы с информационной file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 20/56 08.04.2016 Конспект лекций обратной связью ­ ИОС). Как уже отмечалось, системы с обратной связью отличаются наличием канала, по которому осуществляется “служебная” связь передатчика с приемником. В системах с РОС приемником определяется наличие в принятой кодовой комбинации ошибки или вычисляется вероятность того, что кодовая комбинация содержит ошибки. Если в кодовой комбинации обнаружены ошибки или вероятность того, что в ней содержатся ошибки, оказалась достаточно большой, то по обратному каналу посылается сигнал решения о необходимости повторения (отсюда название решающая обратная связь). Соответствующий аналог передачи с РОС можно найти и в телефонной связи. Если вследствие действия помех не расслышано слово, то обычно просят его повторить. В системах с ИОС принятая кодовая комбинация A*I возвращается на передающую сторону по обратному каналу, где она сравнивается с переданной комбинацией Ai. Последнюю можно рассматривать как эталонную комбинацию. Если комбинация A*I и Ai различаются, то комбинация Ai передается повторно. При разговоре по телефону также часто используют ИОС, когда в условиях сильных помех просят собеседника повторить переданное ему сообщение, чтобы убедиться, что он его воспринял правильно. В простейших системах с ИОС для передачи информации по прямому каналу можно использовать простые коды (без избыточности) и тогда обратный канал должен иметь такую же пропускную способность, что и прямой. В системах с РОС любого типа по обратному каналу передаются только сигналы решения и обратный канал имеет существенно меньшую пропускную способность. Так, при передаче информации со скоростью 600/1200 Бод по прямому каналу в обратном узкополосном канале передача осуществляется со скоростью не более чем 75 Бод. Возможность использования узкополосного канала в качестве обратного – существенное преимущество систем с РОС, делающее их применение на практике более предпочтительным по сравнению с системами с ИОС. Лекция 8. Среда передачи информации 8.1. Типы линий связи Канал связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточного оборудования. Физическая среда передачи данных может представлять coбой кабель, т. е. набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны. В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются: На проводные (воздушные линии); Кабельные (медные и волоконно­оптические) линии; Проводные и беспроводные радиоканалы наземной и спутниковой связи; file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 21/56 08.04.2016 Конспект лекций Беспроводные лазерные, в том числе инфракрасные, каналы связи. Проводные (воздушные) линии представляют собой провода без каких­либо изолирующих или экранирующих оплеток, подвешенные к столбам. По таким линиям связи традиционно передают телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используют и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность указанных линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Кабельные линии состоят из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической. Кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро присоединять к нему различное оборудование. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно­оптические кабели. Скрученная пара проводов называется витой парой. Витая пара может быть выполнена в экранированном варианте, когда пару медных проводов обертывает изоляционный экран, и неэкранированная, когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существуют несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения (для локальных сетей, глобальных сетей, кабельного телевидения и т.п.). Волоконно­оптический кабель состоит из тонких (5…60 мкм) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля. Он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех. Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном; так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (AM — Amplitude Modulation) no типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие в диапазоне ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (FM ­ Frequency Modulation), a также в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ, или microwaves). В диапазоне CBЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, обеспечивающие выполнение этого условия. Все системы радиосвязи передают информацию посредством электромагнитных волн радиодиапазона. Однако радиодиапазон занимает только часть спектра электромагнитных волн. Более высокие частоты (непосредственно перед видимым светом) располагаются в инфракрасной части спектра. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 22/56 08.04.2016 Конспект лекций В настоящее время существует две области применения беспроводной инфракрасной технологии связи: связь “точка—точка” между кабельными системами (компьютерными и телефонными сетями), находящимися в разных зданиях (расстояния до 10 км); связь между приборами внутри одного помещения (беспроводные LAN, связь между компьютерами и периферией и пр.). Перспективность применения средств инфракрасной технологии для информационного обмена определяется прежде всего следующими их свойствами: практически абсолютная защищенность и устойчивость от электромагнитных помех искусственного и естественного происхождения; высокая скорость передачи (до 500 Мбит/с) и независимость затухания от ее величины; высокая скрытность самого факта информационного обмена и, как следствие, отсутствие практических возможностей несанкционированного доступа в канал; возможность работы в агрессивных, зараженных, огнеопасных или взрывоопасных средах; возможность установления связи в местах, где прокладка кабеля невозможна или запрещена. Отсутствие необходимости получения разрешения на установку и эксплуатацию таких линий (мощность излучения передатчика не превышает 50 мВт), хотя оборудование беспроводной оптической связи, как и любое оборудование связи, должно иметь сертификат Министерства связи РФ. В компьютерных сетях в настоящее время применяются практически все описанные типы физических сред передачи данных, но наиболее перспективными являются волоконно­оптические. На них сегодня строятся как магистрали крупных территориальных сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой также является витая пара, которая характеризуется отличным соотношение качества, стоимости, а также простотой монтажа. Спутниковые и радиорелейные каналы используются чаще всего в тех случаях, когда кабельные линии применить нельзя, например, при прохождении канала через малонаселенную местность или в случае связи с мобильным пользователем сети. Технологию лазерной связи имеет смысл применять там, где нет возможности осуществить проводное соединение, т.е. когда прокладка кабеля вызывает большие трудности или неоправданные финансовые или временные затраты. Например, если между точками связи находится водная преграда или проходит крупная автострада. Кроме того, финансовые затраты на прокладку кабеля, как правило, превышают затраты на создание лазерного канала связи. Причиной для использования средств инфракрасной технологии может быть непостоянное положение точек связи, например, когда одна или обе точки связи находятся в арендуемых помещениях. В таком случае при смене места аренды достаточно демонтировать оборудование и установить его на новом месте. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 23/56 08.04.2016 Конспект лекций Еще одна область применения лазерной связи – создание резервных каналов на случай выхода из строя основных кабельных коммуникаций. 8.2. Характеристики линий связи К основным характеристикам линий связи относятся: амплитудно­частотная характеристика; полоса пропускания; затухание; пропускная способность; помехоустойчивость; перекрестные наводки на ближнем конце линии; достоверность передачи данных; удельная стоимость. В первую очередь разработчика вычислительной сети интересуют пропускная способность и достоверность передачи данных, поскольку эти характеристики прямо влияют на производительность и надежность создаваемой сети. Амплитудно­частотная характеристика показывает, как затухают амплитуды гармонических составляющих сигнала на выходе линии связи (Авых) по сравнению с амплитудами на ее входе (Авх) для всех возможных частот передаваемого сигнала. Рисунок 8.1 Амплитудно­частотная характеристика Знание амплитудно ­ частотной характеристики реальной линии позволяет определить форму выходного сигнала практически для любого входного сигнала, преобразовать амплитуду составляющих его гармоник в соответствии с амплитудно – частотной характеристикой, а затем найти форму выходного сигнала, сложив преобразованные гармоники. Полоса пропускания (bandwidth) — это непрерывный диапазон частот, для которого отношение амплитуды выходного сигнала к входному превышает некоторый заранее заданный предел, обычно 0,5 . Таким образом, полоса пропускания определяет диапазон частот синусоидального сигнала, при которых этот сигнал передается по линии связи без значительных искажений. Полоса пропускания зависит от типа линии и ее протяженности. Затухание (attenuation) определяется как относительное уменьшение амплитуды или мощности сигнала при передаче по линии сигнала определенной частоты, т.е. оно file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 24/56 08.04.2016 Конспект лекций представляет собой одну точку на амплитудно­частотной характеристике линии Так как мощность выходного сигнала кабеля без промежуточных усилителей всегда меньше, чем мощность входного сигнала, затухание кабеля всегда является отрицательной величиной. Пропускная способность (throughput) линии характеризует максимально возможную скорость передачи данных по линии связи. Пропускная способность измеряется в битах в секунду (бит/с), а также в производных единицах, таких как килобит в секунду­ (Кбит/с), мегабит в секунду (Мбит/с), гигабит в секунду (Гбит/с) и т.д. Помехоустойчивость линии определяет ее способность уменьшать уровень помех, создаваемых во внешней среде и на внутренних проводниках. Эта характеристика зависит от типа используемой физической среды, а также от экранирующих и подавляющих помехи средств самой линии. Наименее помехоустойчивыми являются радиолинии, хорошей помехоустойчивостью обладают кабельные линии и отличной ­ волоконно­оптические линии, малочувствительные к внешнему электромагнитному излучению. Достоверность передачи данных характеризует вероятность искажения для каждого передаваемого бита данных. Этот показатель каналов связи без дополнительных средств защиты от ошибок (например, самокорректирующихся кодов или протоколов с пoвторной передачей искаженных кадров) составляет, как правило, 10­4…10­6, для волоконно­оптических линий связи — 10­9. 8.3. Стандарты кабелей В компьютерных сетях применяются кабели, удовлетворяющие определенным стандартам, что позволяет строить кабельную систему сети из кабелей и соединительных устройств разных производителей. Кабели на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair — UTP). Стандартом определены пять категорий UTP: 1­я – телефонный кабель для передачи аналоговых сигналов; 2­я – кабель из четырех витых пар, способный передавать данные со скоростью 4 Мбит/ с; 3­я – то же, со скоростью 10 Мбит/с; 4­я – то же, 16Мбит/с; 5­я – то же, 100 Мбит/с. Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в четырехпарном исполнении. Каждая из этих пар имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а другие две – для передачи голоса. Кабели на основе экранированной витой пары (Shielded Twisted Pair — STP). Экранированная витая пара STP хорошо защищает передаваемые сигналы от внешних file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 25/56 08.04.2016 Конспект лекций помех, а также меньше излучает электромагнитных колебаний вовне, что в свою очередь защищает пользователей сетей от вредного для здоровья излучения. Наличие заземляемого экрана удорожает кабель и усложняет его прокладку, так как требует выполнения качественного заземления. Экранированный кабель применяется только для передачи данных, голос по нему не передают. Основным стандартом, определяющим параметры экранированной витой пары, является фирменный стандарт IBM. В соответствии с этим стандартом кабели делятся не на категории, а на типы: Туре 1, Туре 2, ..., Туре 9. Рисунок 8.2 Стандарты кабелей: кабель на основе витой пары Коаксиальные кабели. Существует большое количество типов коаксиальных кабелей, используемых в различных сетях (телефонных, телевизионных, компьютерных). Для организации компьютерных сетей применяют тонкий и толстый коаксиальные кабели. Тонкий коаксиальный кабель — гибкий кабель диаметром примерно 0,5 см. Он способен передавать сигнал на расстояние до 185 м без его заметного искажения, вызванного затуханием. Волновое сопротивление кабеля составляет 50 Ом. В зависимости от конструкции тонкий кабель может иметь следующие обозначения: RG58 /U (сплошная медная жила); RG58 A/U (переплетенные провода); RG58C/U (военный стандарт для RG58 A/U). Толстый коаксиальный кабель — относительно жесткий кабель диаметром около 1 см. Медная жила у этого кабеля толще, чем у тонкого, и, следовательно, сопротивление меньше. Поэтому толстый коаксиальный кабель передает сигналы дальше, чем тонкий, на расстояние до 500 м. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 26/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 8.3 Стандарты кабелей: тонкий(а) и толстый(б) коаксиальные кабели Волоконно­оптические кабели. Волоконно­оптические линии предназначены для передачи больших объемов данных на высоких скоростях. Волоконно­оптический кабель состоит из центрального, стеклянного или пластикового проводника, окруженного другим слоем стеклянного или пластикового покрытия, и внешней защитной оболочки. Данные передаются по кабелю с помощью лазерного или светодиодного передатчика, который посылает однонаправленные световые импульсы через центральное стеклянное волокно. Стеклянное покрытие помогает поддерживать фокусировку света во внутреннем проводнике. Сигнал принимается на другом конце фотодиодным приемником, преобразующим световые импульсы в электрический сигнал, который может использовать получающий компьютер. Скорость передачи данных для волоконно­оптических сетей находится в диапазоне от 100 Мбит/с до 2 Гбит/с, а данные могут быть надежно переданы на расстояние до 2 км без повторителя. Волоконно­оптический кабель может поддерживать передачу видео­ и голосовой информации так же, как и передачу данных. Поскольку световые импульсы полностью закрыты в пределах внешней оболочки, волоконно­оптический носитель фактически невосприимчив к внешней интерференции и подслушиванию. Эти качества делают волоконно­оптический кабель наиболее подходящим для защищенных сетей или сетей, которые требуют очень быстрой передачи на большие расстояния. Волоконно­оптический кабель обладает большой жесткостью и, сложен в установке, что делает его самым дорогим типом сетевого носителя. Он требует специальных соединителей — коннекторов и высококвалифицированной установки. Эти факторы приводят к высокой стоимости внедрения. Одним из способов снижения расходов является использование волоконно­оптического кабеля только в сетевых магистралях или в тех линиях, для которых имеют значение влияние электромагнитного наложения, возгораемость и т.п. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 27/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 8.4 Стандарты кабелей: одножильный волоконно­оптический кабель Лекция 9. Беспроводные каналы связи Беспроводная передача данных может являться альтернативой кабельным соединениям, а иногда и единственным вариантом. Беспроводные технологии различаются по типам сигнала, частоте (большая частота означает большую скорость передачи) и расстоянию передачи. Тремя главными типами беспроводной передачи данных являются радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне и инфракрасная связь. Радиосвязь. При радиосвязи (radio waves) пересылка данных осуществляется на радиочастотах и, практически не имеет ограничений по дальности. Такая связь используется для соединения локальных сетей на больших расстояниях. Радиопередача, в целом, имеет высокую стоимость, подлежит государственному регулированию и крайне чувствительна к электронному и атмосферному наложениям. Она также подвержена перехвату, поэтому требуя шифрования или другой модификации при передаче, чтобы обеспечить разумный уровень безопасности. Связь в микроволновом диапазоне. Передача данных в микроволновом диапазоне (microwaves) использует высокие частоты и применяется как на коротких расстояниях, так и в глобальных масштабах. Главное ограничение при этом типе передачи заключается в том, что передатчик и приемник должны быть в зоне прямой видимости. Передача данных в микроволновом диапазоне обычно применяется для соединения локальных сетей в отдельных зданиях, где использование физического носителя затруднено или непрактично. Связь в микроволновом диапазоне также широко применяется в глобальной передаче с помощью спутников и наземных спутниковых антенн, обеспечивающих выполнение требования прямой видимости. Инфракрасная связь. Технологии инфракрасной передачи данныx (infrared transmissions), функционирующей на очень высоких частотах, приближающихся к частотам видимого света, могут быть использованы для установления двусторонней связи или широковещательной передачи на близких расстояниях. Для передачи инфракрасных волн приемнику обычно используют светодиоды. Поскольку они могут быть физически заблокированы (их излучение может испытывать интерференцию с ярким светом), инфракрасная передача ограничена малыми расстояниями в зоне прямой видимости. Инфракрасная передача обычно используется в складских или офисных зданиях, иногда для связи двух зданий. Другой популярный вариант использования инфракрасной связи – беспроводная передача данных в портативных компьютерах. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 28/56 08.04.2016 Конспект лекций Лекция 10. Характеристики локальных сетей Локальными сетями называют частные сети, размещающиеся в одном здании или на территории какой­либо организации и имеющие размеры до одного километра. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для обмена информацией и предоставления совместного доступа к ресурсам сети (принтерам, сканерам и др.). Локальные вычислительные сети (ЛВС) применяются и при разработке коллективных проектов, например сложных программных комплексов. На базе ЛВС можно создавать системы автоматизированного проектирования. Это позволяет реализовывать новые технологии проектирования изделий машиностроения, радиоэлектроники и вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее. Кроме того, ЛВС позволяют реализовывать новые информационные технологии в системах организационно­ экономического управления, а в учебных лабораториях вузов они дают возможность повышать качество обучения и внедрять современные интеллектуальные технологии обучения. Локальные сети характеризуются топологией их построения. размерами, технологией передачи данных и Под размерами локальных сетей понимают длину сетевого кабеля, соединяющего компьютеры. Они могут находиться в пределах от 10 м до 1 км. По технологии передачи данных локальные сети подразделяют на широковещательные и сети с передачей от точки к точке. Существует три основные топологии сети, рассмотренные в лекцие 1: шинная, кольцевая и типа звезда, которые обладают свойством однородности, т. е. все компьютеры в такой сети имеют равные права в отношении доступа к другим компьютерам. Однородность структуры делает простой процедуру наращивания числа компьютеров, облегчает обслуживание и эксплуатацию сети. Но использование типовых структур в таких сетях порождает различные ограничения, важнейшими из которых являются ограничения на длину связи между узлами; на количество узлов. Для снятия этих ограничений используются специальные структуризации сети и специальное структурообразующее оборудование ­ повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы. При организации взаимодействия узлов в локальных сетях основная роль отводится протоколу канального уровня. Однако для того, чтобы канальный уровень мог справиться с этой задачей, структура локальных сетей должна быть вполне определенной. В 1980 г. в институте IEЕЕ был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802.X, которые содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Стандарты семейства IEEE 802.X охватывают только два нижних уровня семиуровневой модели OSI — физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же урoвни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 29/56 08.04.2016 Конспект лекций Специфика локальных сетей нашла свое отражение и в разделении канального уровня на два подуровня, которые часто называют также уровнями. Канальный уровень (Data Link Layer) делится в локальных сетях на два подуровня: ­ Логической передачи данных (LLC­Logical Link Control); ­ Управления доступом к среде (MAC – Media Access Control). Уровень MAC появился из­за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий уровень — уровень LLC, организующий передачу логических единиц данных, кадров информации с различным уровнем качества транспортных услуг. В современных локальных сетях получили несколько протоколов уровня MAC, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий, как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, lOOVG­AnyLAN. Уровень LLC отвечает за передачу кадров данных между узлами с различной степенью надежности, а также реализует функции интерфейса с прилегающим к нему сетевым уровнем. Именно через уровень LLC сетевой протокол запрашивает у канального уровня нужную ему транспортную операцию с нужным качеством. Протоколы уровней MAC и LLC взаимно независимы: каждый протокол уровня MAC может применятся с любым протоколом LLC и наоборот. Лекция 11. Сети Ethernet и технологии Token Ring 11.1. Сети Ethernet Обычный Ethernet является одним из самых простых и дешевых в построении из когда­ либо разработанных стандартов локальных сетей. Он создан на базе экспериментальной сети Ethernet Network, предложенной фирмой Xerox в 1975г. В сетях Ethernet все компьютеры имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Одновременно все компьютеры имеют возможность немедленно получить данные, которые любой из компьютеров начал передавать на общую шину. Простота подключения и передачи информации компьютерами – одна из причин такой популярности стандарта Ethernet. Иногда данное построение сети называют методом коллективного доступа file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 30/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 11.1 Стандарты Использование топологии 10Base5 В зависимости от типа физической реализации различают следующие типы Ethernet: 10Base2 (тонкая сеть) 10Base5 (толстая сеть) 10BaseT (с неэкранированными витыми парами) 100BaseT (Fast Ethernet) 100BaseFX (Ethernet на ВОЛС) 1000BaseT (Gigabit Ethernet) Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Уровни MAC и LLC в Fast Ethernet остались абсолютно теми же, и их описывают прежние главы стандартов 802.3 и 802.2. Эта технология способна передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с. Более сложная архитектура физического уровня технологии Fast Ethernet обусловлена тем, что в ней применяются три варианта кабельных систем: волоконно­оптический многомодовый кабель (используются два волокна); витая пара категории 5 (используются две пары); витая пара категории 3 (используются четыре пары). Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру. Основным отличием конфигурации сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10 – мегабитным Ethernet. В настоящее время в связи с увеличившимися объемами необходимой для передачи file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 31/56 08.04.2016 Конспект лекций информации получили большое развитие сети с пропускной способностью свыше 100 Мбит/с. К таким сетям относится новое поколение сетей с топологией построения Ethernet – Gigabit Ethernet. Технология Gigabit Ethernet представляет собой дальнейшее развитие стандартов 802.3 для сетей Ethernet с пропускной способностью 10 и 100 Мбит/с. Она призвана резко повысить скорость передачи данных, сохранив при этом совместимость с существующими сетями Ethernet, использующими метод случайного доступа к ЛВС. 11.2. Технология TOKEN RING Сети Token Ring, так же как и сети Ethernet, характеризует разделяемая среда передачи данных, которая в данном случае состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему требуется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциям права на использование кольца в определенном порядке. Это право передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном (token). Технология Token Ring был разработана компанией IBM в 1984 году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5. Компания IBM использует технологию Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии для построения локальных сетей на основе компьютеров различных классов ­ мэйнфреймов, мини­компьютеров и персональных компьютеров. Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями ­ 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с. Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры ­ посланный кадр всегда возвращается в станцию­отправитель. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер. В других случаях ошибки только фиксируются, а их устранение выполняется вручную обслуживающим персоналом. Для контроля сети одна из станций выполняет роль так называемого активного монитора. Активный монитор выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС­адреса. Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора. Лекция 12. Сети FDDI Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — оптоволоконный интерфейс распределенных данных — это первая технология локальных сетей, в которой средой file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 32/56 08.04.2016 Конспект лекций передачи данных является волоконно­оптический кабель. Работы по созданию технологий и устройств для использования волоконно­оптических каналов в локальных сетях начались в 80­е годы, вскоре после начала промышленной эксплуатации подобных каналов в территориальных сетях. Проблемная группа ХЗТ9.5 института ANSI разработала в период с 1986 по 1988 гг. начальные версии стандарта FDDI, который обеспечивает передачу кадров со скоростью 100 Мбит/с по двойному волоконно­ оптическому кольцу длиной до 100 км. Основные характеристики технологии. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели: повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с; повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода ­ повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.; максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети, как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец — это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам. Рисунок 12.1 Сети FDDI В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary) кольца, этот режим назван режимом Thru ­ “сквозным” или “транзитным”. Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 33/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 12.2 Формат маркера FDDI Рисунок 12.3 Формат кадра FDDI Рисунок 12.4 Пример конфигурации FDDI В случае какого­либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рисунок 12,1), вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть “свертывание” или “сворачивание” колец. Операция file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 34/56 08.04.2016 Конспект лекций свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному — в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по­прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями. Рисунок 12.5 Пример реконфигурации FDDI Рисунок 12.6 ­ Реконфигурация колец FDDI при отказе В настоящее время разрабатывается модель сети, предполагающая возможность передавать различную информацию по двум кольцам одновременно, делая оба кольца основными. При этом пропускная способность такой системы увеличивается в два раза, без уменьшения надежности ее работы. Лекция 13. Технологии глобальных сетей В самом начале хотелось бы обратить внимание на некоторую условность деления file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 35/56 08.04.2016 Конспект лекций сетевых технологий на технологии, которые используются в локальных, городских и глобальных сетях. Так технология Ethernet, которая первоначально создавалась как технология для локальных сетей, сегодня широко используется в городских сетях. IP­ технология находит применение в локальных сетях и т.д. 13.1. Технология Frame Relay Не так давно протокол передачи данных с коммутацией пакетов (технология Х.25) был одним из наиболее широко распространенных и популярных протоколов, позволяющих решать проблемы плохих каналов связи с большим уровнем помех, каковыми, например, являются аналоговые телефонные линии. Для обеспечения требуемой достоверности передачи информации в технологии Х.25 используется многоуровневая система обнаружения и коррекции ошибок. Каждый УК сети Х.25 на пути движения пакета проверяет целостность пакета, читает контрольную сумму, содержащуюся в заголовке пакета, вычисляет ее новое значение и сравнивает их. При небольшом количестве ошибок УК способен восстановить пакет и передать его дальше. При этом узел посылает подтверждение предыдущему узлу о корректном приеме пакета. Если же восстановить пакет невозможно, делается запрос на его повторную передачу. Высокий уровень помех на линиях приводит к падению скорости передачи, и по этой причине предельная скорость передачи в сетях Х.25 составляет 64 кбит/с. Кроме того, эта скорость не остается постоянной величиной и зависит от уровня помех и вызванных ими ошибок. В современных телекоммуникационных сетях, использующих волоконно­оптическую среду для ПД, уровень ошибок резко снизился по сравнению с каналами аналоговой телефонии. В результате большая избыточность кодировки пакетов становится ненужной, упрощается система заголовков, которая была перенасыщена содержанием информации для восстановления пакетов. В 90­х годах ITU­T утверждает новый протокол из семейства протоколов Х.25, получивший название протокола передачи и коммутации кадров (фреймов) – Frame Relay. В этом протоколе нет избыточности, характерной для Х.25. Во­вторых, в нем устранена система контроля ошибок всего фрейма. Вместо этого проверяется лишь целостность полученного фрейма и только для адресного поля осуществляется контроль ошибок. Благодаря всему этому Frame Relay обеспечивает подключение пользователей телекоммуникационной сети на скорости 2 Мбит/с. Главным достоинством технологии стала низкая избыточность служебной информации в пакете, что заметно увеличило производительность ПД в сети (в 4 раза по отношению к сети Х.25). Область эффективного применения технологии Frame Relay является взаимодействие LAN через глобальные телекоммуникационные сети, а также обеспечение высокоскоростных пользовательских интерфейсов, что гораздо выгоднее арендованных каналов. За пользование сетью Frame Relay имается фиксированная ежемесячная плата. Кроме того, в расходы заказчика входит оплата телефонных линий, по которым его офисы подключаются к сети Frame Relay. Элементы, влияющие на стоимость услуг Frame Relay, это тип соединения (коммутируемое или постоянное), порт и выделенная пропускная способность. Постоянное виртуальное соединение (permanent virtual circuit, PVC) – это жестко заданный маршрут в сети провайдера. Если, например, клиенту необходимо организовать обмен данными между объектами, находящимися в разных городах, провайдер может установить между этими двумя точками постоянное виртуальное соединение. За пользование PVC с клиента берется фиксированная абонентская плата. Коммутируемое виртуальное соединение (switched virtual circuit, SVC) – в отличие file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 36/56 08.04.2016 Конспект лекций от PVC, оплачивается клиентом в зависимости от объема использования. Между объектами в сетях Frame Relay можно установить временные соединения, которые применяются обычно для передачи небольшого голосового трафика. При этом заказчик платит только за реально использованную пропускную способность, что может быть выгоднее абонентской платы за PVC. Порт Frame Relay представляет собой точку входа в сеть Frame Relay. Порты находятся на коммутаторах, установленных у провайдера, причем каждый порт может участвовать в нескольких виртуальных соединениях. Выделяемая информационная скорость (committed information rate ­ CIR) ­ гарантированная нижняя граница пропускной способности канала. Клиенту гарантируется, что Frame Relay сможет передавать данные с определенной скоростью, которая обычно равна половине скорости порта провайдера. Клиенты могут создавать “взрывной трафик”, когда поступает объем данных, превышающих CIR. Но существует верхняя граница скорости, определяемая параметрами порта. 13.2. Технология ATM Гетерогенность (неоднородность) — неотъемлемое качество любой крупной сети связи, и на согласование разнородных компонентов системные администраторы тратят большую часть своего времени. Поэтому любое средство, сулящее перспективу уменьшения неоднородности сети, привлекает пристальный интерес сетевых специалистов. Технология асинхронного режима передачи (Asynchronous Transfer Mode, ATM) была разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг, которые называются широкополосными сетями ISDN (Broadband­ISDN, B­ISDN). В АТМ используются пакеты небольшой длины фиксированного размера (53 байта), называемые ячейками, и очень простые функции в транзитных узлах. Обнаружение и исправление ошибок осуществляется только в заголовке. Для содержимого информационных ячеек никакой проверки и восстановления не применяется, и используется передача информации, ориентированная на соединение. Реализация АТМ обычно осуществляется аппаратным обеспечением. Все это в сочетании с статистическим мультиплексированием уменьшает время задержек, что особенно важно при передаче трафика реального времени. Технология АТМ предоставляет методы управления трафиком и механизмы качества обслуживания. Это означает, что в сетях АТМ могут быть зарезервированы ресурсы, гарантирующие требуемые значения пропускной способности, задержки передачи и уровня потерь ячеек. Стек протоколов АТМ. В стеке протоколов АТМ (рис. 13.2.1) различают следующие уровни: адаптации, АТМ и физический. Уровень адаптации АТМ (АТМ Adaptation layer, AAL) делится на два подуровня конвергенции (Convergence Sub­layer, CS) и сегментации и восстановления (Segmentation And Reassebly, SAR). Уровень адаптации АТМ по сути является интерфейсом между приложениями пользователя и уровнем АТМ и обеспечивает поддержку четырех различных групп (классов) приложений. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 37/56 08.04.2016 Конспект лекций Рис. 13.1 Стек протоколов АТМ Подуровень конвергенции (CS) отвечает за получение протокольного модуля данных (Protocol Data Unit, PDU) от вышележащих уровней и их адаптацию, обычно за счет добавления служебной информации для дальнейшего представления уровню SAR. Так как каждый тип трафика требует специфической обработки, различают четыре типа уровней адаптации AAL. Задачей подуровня SAR является формирование модулей длиной 48 октетов, которые становятся полезной нагрузкой ячеек АТМ. Правило функционирования подуровня SAR заключается в том, что ничто не покидает подуровень, если его длина не равняется 48 октетам. В некоторых случаях в подуровне SAR могут добавляться свои собственные данные к модулю PDU подуровня CS, в других – он просто “нарезает” модули PDU подуровня CS на модули по 48 октетов и передает их вниз на уровень АТМ. Уровень АТМ соответствует нижней части канального уровня модели OSI. Его основной задачей является коммутация ячеек способом, подходящим для осуществления их передачи между отправителем и получателем. Основным модулем на уровне АТМ является ячейка. Как упоминалось выше, длина ячейки составляет 53 октета, из которых 48 предназначены для переноса полезной нагрузки, оставшиеся 5 октетов – для служебной информации уровня АТМ, то есть заголовка ячейки АТМ. Классы обслуживания AAL (рис. 13.2.2). Различают четыре класса обслуживания, охватывающие определенные типы трафика, которые, по мнению создателей АТМ, встречаются в настоящее время или могут появиться в будущем. Услуга класса А является сервисом с установлением соединения. Он поддерживает трафик с постоянной скоростью битов, который требует сквозной синхронизации. Этот класс услуг обычно используется для передачи потоковых речевых и видеосигналов без сжатия. Услуга класса В является сервисом с установлением соединения и отличается от сервиса класса А только поддержкой сигналов с переменной скоростью передачи битов. Для трафика, который использует сервис класса В, также требуется синхронизация. Сигналы, которым необходима услуга класса В, включают сжатые и разбитые на пакеты речевые и видеоданные. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 38/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 13.2 Классы обслуживания AAL Услуга класса С является услугой с установлением соединений и предназначена для поддержки трафика с переменной скоростью передачи данных, не требующих поддержки синхронизации. Трафик, который использует услугу класса С, может включать, но не ограничен данными, предполагающими установление соединений, такими как кадры Frame Relay. Услуга класса D поддерживает трафик данных, ориентированный на отсутствие соединений. Такой трафик характеризуется изменчивостью скорости передачи битов и отсутствием требований к сквозной синхронизации. Примером такого трафика являются пакеты протокола IP. Качество обслуживания в АТМ­сетях характеризуют несколько параметров: доступность пропускной способности, точность передачи данных, приоритет трафика, задержки в сети. Предположим, что достигается верхний предел пропускной способности сети. В такой ситуации клиент либо провайдер может выделить часть трафика как более приоритетную, и за нее пользователь будет платить отдельно. Например, если требуется уменьшить задержки для передачи видеоматериалов и голоса, клиент может заказать качество обслуживания с так называемой постоянной битовой скоростью, которое характеризуется малыми задержками в сети. Для того чтобы сеть могла определить запрошенный уровень качества обслуживания, его значение заносят в 5­байтовый заголовок ячейки АТМ. Пользователи услуг АТМ платят по более высоким тарифам за повышенные уровни качества обслуживания, такие как постоянная битовая скорость и переменная битовая скорость с поддержкой режима реального времени. С учетом своих потребностей заказчики выбирают те или иные уровни качества, чтобы оплачивать лишь то, что реально требуется. Если нужно пересылать только данные, нет смысла платить за более высокие уровни, необходимые для передачи голоса в режиме реального времени. 13.3. IP – технология 13.3.1. Структура стека протоколов TCP/IP Архитектура протоколов Интернета четырехуровневая. Появившуюся намного позже семиуровневую архитектуру протоколов эталонной модели ISO можно рассматривать как дальнейшее развитие TCP/IP – декомпозицию двух уровней TCP/IP. Действительно, отличие двух архитектур состоит в том, что три высших уровня (прикладной, представления данных, сеансовый) модели OSI в архитектуре TCP/IP объединены в один – прикладной. Уровень сетевых интерфейсов TCP/IP соответствует двум уровням OSI – канальному и сетевому. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 39/56 08.04.2016 Конспект лекций Прикладной уровень TCP/IP поддерживает традиционные услуги: электронная почта и обмен новостями, которые реализуются с помощью простого протокола передачи электронной почты SMNP (Simple Mail Transfer Protocol); почтовых протоколов IMAP (Internet Message Access Protocol), POP (Post Office Protocol) и Х.400; сетевого протокола обмена новостями NNTP (Network News Transfer Protocol); виртуальный терминал реализуется с помощью протокола Telnet; передача файлов осуществляется с помощью протоколов FTP (Fail Transfer Protocol), TFTP (Trivial File Transfer Protocol) и NFS (Network File Systems); справочные службы реализуются с помощью системы доменных имен DNS (Domain Name System) и Х.500; вспомогательные протоколы: получения собственных идентификаторов – ВООТР, времени – NTP (Network Time Protocol), диагностики – Echo и информации о системе – Finger. В середине 90­х годов активно внедряются услуги, базирующиеся на технологии WWW (World Wide Web), основанной на протоколе передачи гипертекста (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) с использованием URL (Universal Resource Locator) и URN (Universal Resource Names). Сегодня популярны услуги пакетной IP­телефонии на базе протоколов SIP (Session Initiation Protocol), RTP (Real­time Transport Protocol), RTCP (Real­time Transport Control Protocol), рекомендаций H.323 и др. Особое место в стеке занимают протоколы мониторинга и управления: SNMP (Simple Network Management Protocol); RMON (Remote Monitoring). С помощью этих администрирование. протоколов отслеживают состояние сети и проводят ее Для сетевого взаимодействия большинство приложений пользуются услугами протоколов транспортного уровня TCP и UDP. Протокол ТСР гарантирует надежную полнодуплексную передачу сегментов данных с предварительным установлением логического соединения. Протокол датаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol) обеспечивает передачу датаграмм без установления соединения, что не гарантирует их доставку. Передачу пакетов между сетями различной архитектуры обеспечивает основной протокол стека – IP. Датаграммный протокол IP не гарантирует надежной передачи пакетов, что, однако, увеличивает пропускную способность при передаче данных через множество сетей. На сетевом уровне также используются: диагностический протокол ICMP (Internet Control Message Protocol), который передает сообщения узлам сети об ошибках и сбоях в передаче; протоколы разрешения проблемы адресов: ARP (Address Resolution Protocol) трансформирует IP адрес в физический адрес узла сети (МАС – адрес file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 40/56 08.04.2016 Конспект лекций станции); RARP (Reverse Address Resolution Protocol) выполняет обратную функцию, то есть с помощью MAC адреса определяет IP­адрес. Работу сетевого уровня поддерживают ряд протоколов маршрутизации и сигнализации: RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), EIGRP (Enhanced IGRP), BGP (Border Gateway Protocol), RAP (Routing Access Protocol), RSVP (Resource Reservation Protocol) и др. Стек протоколов TCP/IP взаимодействует на канальном уровне с большим количеством протоколов и сетевых технологий, которые инкапсулируют пакеты IP протокола. На сегодня вопросам взаимодействия Интернета с другими сетями посвящено более 290 документов RFC. Лекция 14. Методы маршрутизации Протоколы маршрутизации представляют собой наиболее сложную группу протоколов Интернет, которая динамично развивается. Под маршрутизацией понимают решение задачи поиска оптимального пути от отправителя информации к ее получателю. Оборудование, которое решает эту задачу, называют маршрутизаторами (router). Маршрутизатор(router) использует адреса сетевого уровня; такие адреса имеют иерархическую структуру и состоят из двух или более компонент. Одна компонента представляет собой адрес подсети (subnet), вторая – адрес или номер узла в этой подсети. Для начала можно определить подсеть как совокупность всех узлов сети, достижимых через один и тот же маршрут. Для построения маршрута достаточно знать адрес подсети, поэтому таблицы маршрутизаторов не обязаны содержать записи для адресов каждого из узлов подсети. В IP сетях (Интернет и других) главным параметром маршрутизации является адрес в IP протоколе. Сеть Интернет организована как совокупность взаимосвязанных между собою автономных систем или доменов (domains). Автономная система включает в себя IP­ сети, которые имеют единое административное управление и общую политику (стратегию) маршрутизации (policy routing). В пределах домена используются IGP(Interior Gateway Protocol) ─ протоколы внутренней маршрутизации, а между ними EGP(Exterior Gateway Protocol) ─ протоколы внешней маршрутизации. При рассмотрении маршрутизации выделяют две проблемы: определение и распространение сведений о маршрутах в сети (домене), которые связаны с реализацией политики маршрутизации и регламентируются алгоритмами вектор ­ расстояния (distance vector) и состояния каналов (link state); продвижение по установленным маршрутам пакетов от отправителя к получателю, которое определяется алгоритмами поэтапной маршрутизации (hop­by­hop routing) и маршрутизацией от источника (source specified routing). Алгоритм “вектор­расстояние” базируется на том, что каждый объект (маршрутизатор), который принимает участие в маршрутизации, сохраняет в своей базе информацию обо всех адресах сети и метрику – расстояние до получателя информации. Объекты обмениваются между собой маршрутными базами. При принятии решения о маршруте передачи пакета оценивается каждый путь к объекту и выбирается наилучший. Этот алгоритм реализован в протоколах маршрутизации RIP(Routing Information file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 41/56 08.04.2016 Конспект лекций Protocol) ─ протокол обмена маршрутной информацией и IGRP(Interior Gateway Routing Protocol) ─ протокол внутреннего шлюза. Алгоритм состояния каналов. Здесь на первом этапе каждый объект формирует топологическую базу (link state database) и строит граф связей сети, который описывает ее топологию с учетом того, что каждая связь (канал) характеризуется своей метрикой. Объекты, обмениваясь базами, обновляют сведения о сетях. На втором этапе объект решает проблему определения оптимального пути к каждой известной ему сети. Этот алгоритм реализован в протоколах OSPF(Open Shortest Path First) ─ открытый протокол первичного обнаружения наикратчайшего пути, IGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) ─ расширенный протокол внутренней маршрутизации. Поэтапная маршрутизация. В этом методе каждый маршрутизатор принимает независимое решение о продвижении пакета на основании адреса получателя и информации, которая находится в маршрутной базе. Маршрутизация от источника. Маршрут формируется отправителем пакета и записывается в каждый пакет, который отправляется в сеть. Протокол RIP(Routing Information Protocol) ­ , предназначенный для небольших доменов. Первая версия протокола RIP стандартизирована RFC 1058, а вторая – RFC 1722 и др. RIP для передачи сообщений использует протокол UDP (порт 520). Сообщения RIP состоят из IP адреса сети и числа шагов (маршрутизаторов) к ней. Максимальное количество шагов – 15. В одном сообщении RIP может быть информация о 25 сетях. Маршрутизатор, на котором работает RIP, получая сообщения RIP от других маршрутизаторов, строит свою таблицу маршрутизации, в которой прописаны пути к другим сетям. Обмениваясь RIP сообщениями, маршрутизаторы каждые 30 с обновляют свои таблицы маршрутизации и с их помощью выполняют продвижение пакетов по сети. Недостатки протокола: не всегда выбирается самый эффективный маршрут; из­за медленной сходимости образуются логические петли и медленно возобновляются таблицы после сбоя в работе маршрутизатора; используются широковещательные рассылки большого количества служебной информации (таблицы маршрутизации), которые загружают сеть; ограничен размер домена маршрутизации (15 переходов); не работает с адресами подсетей и не различает автономных систем. Протокол OSPF(Open Shortest Path First) стандартизирован в RFC 1370, 1578, 1793, 1850, 2328. Применяется для внутренней и внешней маршрутизации, используя алгоритм состояния каналов. Может обслуживать автономную систему, которая состоит из нескольких зон. Протокол OSPF значительно эффективнее протокола RIP. Маршрутизатор, на котором работает OSPF, решает проблему оптимизации маршрутов, анализируя граф сети с метрикой, характеризующей качество обслуживания. Основными параметрами метрики являются пропускная способность, задержка, надежность, а дополнительными – загрузка канала, безопасность. Маршрутизаторы обмениваются сообщениями только при изменении топологии сети. OSPF быстрее, чем RIP, перестраивает маршрутную таблицу. К основным преимуществам OSPF относятся: file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 42/56 08.04.2016 Конспект лекций применение групповой передачи коротких сообщений при изменении топологии сети, что снижает непроизводительную загрузку сети; поддержка распределения информации по параллельным каналам в зависимости от их пропускной способности, что улучшает работу сети в целом. Протоколы IGRP(Interior Gateway Routing Protocol) и EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) . Эти протоколы разработаны фирмой Cisco Systems и используются для внутренней маршрутизации. IGRP использует алгоритм “вектор­расстояние”, характеристики, чем протокол RIP, в частности: имеет значительно лучшие надежно работает в сетях сложной топологии; обладает лучшей, чем RIP, сходимостью; значительно снижает объем передачи служебной информации; распределяет информацию между каналами с одинаковыми метриками. В метрику протокола входят следующие параметры канала: пропускная способность, задержка, нагрузка, надежность. Эти параметры могут меняться в широких пределах. Например, пропускная способность может изменяться от 1200 бит/с до 10 Гбит/с. EIGRP – это протокол, который объединяет все преимущества алгоритмов “вектор­ расстояние” и состояния каналов. Протокол реализован на базе алгоритма распределенного обновления – (Distributed Update Algorithm, DUAL), который позволяет маршрутизатору быстро возобновлять работу после изменения сетевой топологии. Протоколы EGP и BGP принадлежат к протоколам внешней маршрутизации сети Интернет. С помощью EGP взаимодействуют выделенные маршрутизаторы разных автономных систем, которые собирают информацию о системе с помощью внутренних протоколов маршрутизации. К недостаткам EGP можно отнести следующее: не используется метрика, т.е. не выполняется интеллектуальная маршрутизация; не отслеживается появление петель маршрутов; служебные сообщения имеют большой размер. В последнее время вместо EGP используют более совершенный протокол BGP, который, в свою очередь, для передачи служебных сообщений использует протокол ТСР. Это повышает надежность при взаимодействии между автономными системами, поскольку ТСР гарантирует доставку маршрутной информации. BGP полностью исключает недостатки протокола EGP. В качестве метрики используется скорость передачи в канале, его надежность и т.п. На сегодня BGP (3 версия) – это основной протокол сети Интернет, который определяет маршруты к удаленным автономным системам. Лекция 15. Многопротокольная коммутация по меткам (MPLS) Одним из перспективных направлений построения современной сетевой инфраструктуры является использование оптических технологий для организации file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 43/56 08.04.2016 Конспект лекций высокоскоростной магистральной сети и единой системы сигнализации, позволяющей объединять различные типы сред и систем передачи информации. В качестве такой объединяющей технологии в настоящий момент рассматривается технология многопротокольной коммутации по меткам (MultiProtocol Label Switching, MPLS). Данная технология представляет собой попытку ускорить продвижение IP­пакетов и сохранить гибкость, характерную для IP­сетей, с помощью механизмов управления трафиком и поддержания качества обслуживания, применяющихся в сетях АТМ. Внедрение технологии MPLS позволяет сохранить все лучшее, что присуще архитектуре IP­over­ATM (эффективное мультиплексирование и гибкость трафика, высокая производительность), и при этом она еще больше повышает масштабируемость сетей, упрощает их построение и эксплуатацию. Важно и то, что MPLS может использоваться не только с АТМ, но и с любой другой технологией канального уровня. MPLS использует и развивает концепцию виртуальных каналов, используемых в сетях Х.25, Frame Relay, объединяя ее с техникой выбора путей на основе информации о топологии и текущей загрузке сети, получаемой с помощью протоколов маршрутизации сетей IP. Это упрощает переход к следующему поколению волоконно­оптических магистралей Интернет на основе технологий SDH/WDM или IP/WDM. MPLS – это технология быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях, основанная на использовании меток. MPLS сочетает в себе управление трафиком, характерное для технологий канального уровня, масштабируемость и гибкость протоколов сетевого уровня. “Многопротокольность” в названии технологии означает, что MPLS ­ инкапсулирующий протокол и может транспортировать множество других протоколов. Рисунок 15.1 Принцип коммутации MPLS Сети ряда Интернет­провайдеров построены сегодня на основе многоуровневой модели, подразумевающей, что логическая маршрутизируемая IP­сеть функционирует поверх коммутируемой топологии второго уровня (АТМ, либо Frame Relay) и независимо от нее. Коммутаторы второго уровня обеспечивают высокоскоростные соединения, в то время как IP­маршрутизаторы на периферии сети, связанные друг с другом сетью виртуальных каналов второго уровня, осуществляют интеллектуальную пересылку IP­пакетов. Рисунок 15.2 Элементы архитектуры MPLS Таким образом, MPLS – это один из шагов на пути эволюционного развития сети Интернет в сторону упрощения ее инфраструктуры, путем интеграции функций второго file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 44/56 08.04.2016 Конспект лекций (коммутация) и третьего (маршрутизация) уровней. В спецификации технологии MPLS заложен принцип разделения функций транспортировки потоков и управления ими. Отделение управляющей компоненты от пересылающей позволяет разрабатывать и модифицировать каждую из них независимо. Естественное обязательное требование состоит в том, чтобы управляющая компонента могла передавать информацию пересылающей компоненте через таблицу пересылки пакетов. Управляющая компонента задействует стандартные протоколы маршрутизации (OSPF, IS­IS (Intemediate System to Intemediate System) – протокол обмена данными между промежуточными системами, BGP­4(Border Gateway Protocol) – протокол граничного шлюза) для обмена информацией с другими маршрутизаторами. На основе этой информации формируется и модифицируется сначала таблица маршрутизации, а затем, с учетом информации о смежных системах на каждом интерфейсе – таблица пересылки пакетов. Когда система получает новый пакет, пересылающая компонента анализирует информацию, содержащуюся в его заголовке, ищет соответствующую запись в таблице пересылки и направляет пакет на выходной интерфейс. Пересылающая компонента практически всех систем многоуровневой коммутации, включая и MPLS, основана на использовании последовательных меток пакетов. Метка – это короткое поле фиксированной длины в заголовке пакета. С помощью MPLS можно решать следующие задачи: интеграцию ATM и Frame Relay с IP; ускоренное продвижение пакетов внутри сети оператора вдоль кратчайших традиционных маршрутов; создание виртуальных частных сетей (VPN); выбор и установление путей с учетом загрузки ресурсов (Traffic Engineering, TE). Лекция 16. Сети следующего поколения 16.1. Инфокоммуникационные услуги и новые требования к сетям связи Современный этап развития мировой цивилизации характеризуется переходом от индустриального к информационному обществу, предполагающему новые формы социальной и экономической деятельности, базирующиеся на массовом использовании информационных и телекоммуникационных технологий. Технологической основой информационного общества является Глобальная информационная инфраструктура (ГИИ), которая должна обеспечить возможность недискриминационного доступа к информационным ресурсам каждого жителя планеты. Информационную инфраструктуру составляет совокупность баз данных, средств обработки информации, взаимодействующих сетей связи и терминалов пользователя. Доступ к информационным ресурсам в ГИИ реализуется посредством услуг связи нового типа, получивших название услуг Информационного общества или инфокоммуникационных услуг. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 45/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 16.1 Варианты организации доступа на базе Mac Наблюдаемые в настоящее время высокие темпы роста объемов предоставления инфокоммуникационных услуг позволяют прогнозировать их преобладание на сетях связи в ближайшем будущем. К инфокоммуникационным услугам предъявляются такие требования как: мобильность услуг; возможность гибкого и быстрого создания новых услуг; гарантированное качество услуг. Большое влияние на требования к инфокоммуникационным услугам оказывает процесс конвергенции, приводящий к тому, что инфокоммуникационные услуги становятся доступными пользователям вне зависимости от способов доступа. 1. Принимая во внимание рассмотренные особенности инфокоммуникационных услуг, могут быть определены следующие требования к перспективным сетям связи: “мультисервисность”, под которой понимается независимость технологий предоставления услуг от транспортных технологий; “широкополосность”, под которой понимается возможность гибкого и динамического изменения скорости передачи информации в широком диапазоне в зависимости от текущих потребностей пользователя; “мультимедийность”, под которой понимается способность сети передавать многокомпонентную информацию (речь, данные видео, аудио) с необходимой синхронизацией этих компонент в реальном времени и использованием сложных конфигураций соединений; file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 46/56 08.04.2016 Конспект лекций “интеллектуальность”, под которой понимается возможность управления услугой, вызовом и соединением со стороны пользователя или поставщика услуг; “инвариантность доступа”, под которой понимается возможность организации доступа к услугам независимо от используемой технологии; “многооператорность”, под которой понимается возможность участия нескольких операторов в процессе предоставления услуги и разделение их ответственности в соответствии с их областью деятельности. Кроме того, при формировании требований к перспективным мультисервисным сетям связи необходимо учитывать особенности деятельности поставщиков услуг. В частности, современные подходы к регламентации услуг присоединения предусматривают доступ поставщиков услуг, в том числе и не обладающих собственной инфраструктурой, к ресурсам сети общего пользования на не дискриминационной основе. При этом к основным требованиям, предъявляемым поставщиками услуг к сетевому окружению, относятся: обеспечение возможности работы оборудования в “мультиоператорской” среде, т.е. увеличение числа интерфейсов для подключения к сетям сразу нескольких операторов связи, в том числе на уровне доступа; обеспечение взаимодействия узлов поставщиков услуг для их совместного предоставления; возможность применения “масштабируемых” технических решений при минимальной стартовой стоимости оборудования. Существующие сети связи общего пользования с коммутацией каналов (ТФОП) и коммутацией пакетов (СПД) в настоящее время не отвечают перечисленным выше требованиям. Ограниченные возможности традиционных сетей являются сдерживающим фактором на пути внедрения новых инфокоммуникационных услуг. 16.2 Базовые положения концепции NGN Как возникла идея NGN. Известно, что существует общая маркетинговая закономерность – цикличность в развитии технологий, товаров и услуг: рождение, развитие, угасание. Многие достижения последних лет связаны с развитием технологий в различных областях электросвязи (линии, методы переноса сигналов, коммутация, терминалы, номенклатура услуг и т.п.). В совокупности они образуют комплекс технологий, позволяющий реализовать принципиально новые методы построения сети и обслуживания абонентов. Так сформировалась общая идея NGN, а ее детализацией и разработкой практических решений предстоит заняться в ближайшие годы. Предыдущими крупными циклами развития сетевых технологий можно считать концепцию ISDN (Integrated Services Digital Network – цифровая сеть с интеграцией служб) и B­ISDN (Broadband ISDN, широкополосная ISDN), которые получили подробное развитие в МСЭ­Т в виде целого ряда соответствующих рекомендаций. В частности, для B­ISDN были разработаны рекомендации по технологии ATM. Нельзя не сказать о конкретной ситуации, сложившейся в последние годы и подготовившей почву для возникновения идеи NGN. На мировом рынке услуг file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 47/56 08.04.2016 электросвязи аспектами: Конспект лекций сформировались новые условия, характеризуемые следующими открытая конкуренция между операторами, явившаяся следствием приватизации предприятий связи и ослабления государственного регулирования рынка; конвергенция сетей электросвязи и информационно­вычислительных сетей, развитие инфокоммуникационных сетей; бурный рост цифрового трафика, в основном за счет расширения использования сети Интернет; увеличение спроса на подвижную связь и на новые мультимедийные службы; конвергенция операторов, сетей, терминалов, служб/услуг электросвязи. Одна из основных причин появления идеи NGN – завершение жизненного цикла эксплуатируемых цифровых коммутационных станций телефонной сети и желание не заменять их такими же станциями, а радикально моделировать сеть. В Y.2011 дано определение термина “сеть следующего поколения (Next Generation Network, NGN)”. Это “сеть на базе пакетов, которая способна предоставлять службы/ услуги электросвязи и предоставлять возможность использовать несколько широкополосных, обеспечивающих качество обслуживания транспортных технологий и в которой функции, относящиеся к службам, независимы от нижележащих технологий, относящихся к транспортировке. Она обеспечивает свободный доступ для пользователей, по их выбору, к сетям и к конкурирующим поставщикам служб и/или к службам/услугам. Она поддерживает обобщенную подвижность, которая будет давать возможность постоянного и повсеместного обеспечения служб для пользователей”. Рисунок 16.2 Архитектура сети связи NGN Базовым принципом концепции NGN является отделение друг от друга функций переноса и коммутации, функций управления вызовом и функций управления услугами. Функциональная модель сетей NGN, в общем случае, может быть представлена тремя уровнями: транспортный уровень; уровень управления коммутацией и передачей информации; уровень управления услугами. Задачей транспортного уровня является коммутация и прозрачная передача информации пользователя. Задачей уровня управления коммутацией и передачей является обработка информации сигнализации, маршрутизация вызовов и управление потоками. Уровень управления услугами содержит функции управления логикой услуг и приложений и представляет собой распределенную вычислительную среду, обеспечивающую: предоставление инфокоммуникационных услуг; file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 48/56 08.04.2016 Конспект лекций управление услугами; создание и внедрение новых услуг; взаимодействие различных услуг. Данный уровень позволяет реализовать специфику услуг, и применять одну и ту же программу логики услуги вне зависимости от типа транспортной сети (IP, ATM, FR и т.п.) и способа доступа. Наличие этого уровня позволяет также вводить на сети любые новые услуги без вмешательства в функционирование других уровней. Уровень управления услугами может включать множество независимых подсистем (“сетей услуг”), базирующихся на различных технологиях, имеющих своих абонентов и использующих свои, внутренние системы адресации. Основу сети NGN составляет универсальная транспортная сеть, реализующая функции транспортного уровня и уровня управления коммутацией и передачей. В состав транспортной сети NGN могут входить: транзитные узлы, выполняющие функции переноса и коммутации; оконечные (граничные) узлы, обеспечивающие доступ абонентов к мультисервисной сети; контроллеры сигнализации, выполняющие функции обработки информации сигнализации, управления вызовами и соединениями; шлюзы, позволяющие осуществить подключение традиционных сетей связи (ТФОП, СПД, СПС). Контроллеры сигнализации могут быть вынесены в отдельные устройства, предназначенные для обслуживания нескольких узлов коммутации. Использование общих контроллеров позволяет рассматривать их как единую систему коммутации, распределенную по сети. Такое решение не только упрощает алгоритмы установления соединений, но и является наиболее экономичным для операторов и поставщиков услуг, так как позволяет заменить дорогостоящие системы коммутации большой емкости небольшими, гибкими и доступными по стоимости даже мелким поставщикам услуг. Назначением транспортной сети является предоставление услуг переноса. Реализация инфокоммуникационных услуг осуществляется на базе узлов служб (SN) и/ или узлов управления услугами (SCP). Узел служб (SN) является оборудованием поставщиков услуг и может рассматриваться в качестве сервера приложений для инфокоммуникационных услуг, клиентская часть которых реализуется оконечным оборудованием пользователя. Узел управления услугами (SCP) является элементом распределённой платформы ИСС и выполняет функции управления логикой и атрибутами услуг. Совокупность нескольких узлов служб или узлов управления услугами, задействованных для предоставления одной и той же услуги, образуют платформу управления услугами. В состав платформы также могут входить узлы административного управления услугами и серверы различных приложений. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 49/56 08.04.2016 Конспект лекций Оконечные/оконечно­транзитные узлы транспортной сети могут выполнять функции узлов служб, т.е. состав функций граничных узлов может быть расширен за счет добавления функций предоставления услуг. Для построения таких узлов может использоваться технология гибкой коммутации Softswitch (см. раздел 5.6). Инфокоммуникационные услуги предполагают взаимодействие поставщиков услуг и операторов связи, которое может обеспечиваться на основе функциональной модели распределённых (региональных) баз данных, реализуемых в соответствии с Рекомендацией МСЭ­Т Х.500. Доступ к базам данных организуется с использованием протокола LDAP (Lightweight Directory Access Protocol). Вышеуказанные базы данных позволяют решить следующие задачи: создание абонентских справочников; автоматизация взаиморасчётов между операторами связи и поставщиками услуг; обеспечение взаимодействия между операторами связи в процессе предоставления услуг ИСС; обеспечение взаимодействия терминалов с различными функциональными возможностями на разных концах соединения. Вышеуказанные базы данных могут использоваться также поставщиками услуг для организации платных информационно­справочных услуг. Концепция NGN во многом опирается на технические решения, уже разработанные международными организациями стандартизации. Так, взаимодействие серверов в процессе предоставления услуг предполагается осуществлять на базе протоколов, специфицированных IETF (MEGACO), ETSI (TIPHON), Форумом 3GPP2 и т.д. Для управления услугами будут использованы протоколы Н.323, SIP и подходы, применяемые в интеллектуальных сетях связи. В качестве технологической основы построения транспортного уровня мультисервисных сетей рассматриваются ATM и IP с возможным применением в будущем оптической коммутации. Лекция 17. Технология Softswitch Роль и структура Softswitch­консорциума. Дальнейшие исследования в этом и во всех других названных ниже направлениях осуществляются в рамках международного Softswitch­консорциума, который был создан с целью обеспечить совместимость и взаимодействие систем Softswitch. Консорциум ISC (The International Softswitch Consortium) был создан в мае 1999 года и на данный момент включает в себя примерно 150 членов. Ведущие компании телекоммуникационного рынка объединили усилия для продвижения во всем мире технологий мультисервисных сетей следующего поколения и организовали представительный форум разработчиков, менеджеров и специалистов в различных областях телекоммуникаций для обсуждения и формирования общей структуры систем Softswitch, их компонентов и функций. В консорциум входят Alcatel, Cisco, Clarent, Ericsson, Level 3, Lucent Technologies, Marconi, Motorola, Nokia, Radcom, Samsung, Siemens, VocalTec и др. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 50/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 17.1 Архитектура сети Softswitch Мультисервисная сеть следующего поколения ­ вот то, чем заняты во всем мире мысли специалистов в области телекоммуникации. Сейчас очень трудно сказать, на что будут похожи мультисервисные сети. Обычная телефонная связь, сотовая связь, огромные ресурсы сети Интернет, IР­телефония, кабельное телевидение (домашнее видео по заказу) ­ всё это должно быть объединено в единую архитектуру. С учетом того, что в мультисервисных сетях нового поколения будет передаваться и обрабатываться трафик разных видов (речевой трафик реального времени, трафик данных, видеоинформация), можно выделить три направления работ: новые телекоммуникационные услуги с универсальным доступом из TфОП/ISDN и IР­сетей, о чем сейчас много пишут (да и делают не меньше, чем пишут) в контексте эволюции концепции Интеллектуальной сети и конвергенции услуг связи, и примером чему может служить универсальная интеллектуальная платформа ПРОТЕЙ; новые подходы к проблеме качества обслуживания, о чем пишут еще больше, но, все равно, недостаточно; предложено их немало (технологии MPLS, резервирование ресурсов RSVP и т.д.), однако работы в этом направлении затрудняет отсутствие согласованной структуры мультисервисной сети следующего поколения; проблема сигнализации и управления в мультисервисной сети, частично рассматриваемая в данном разделе. Процесс конвергенции сетей уже идет полным ходом, и главная проблема на данный момент заключается в отсутствии единой системы сигнализации, так что направление (3) можно назвать доминирующим. Единой системы сигнализации пока не создано, а вот устройство, позволяющее обрабатывать и преобразовывать различные протоколы сигнализации, уже есть. Это Softswitch. Что такое Softswitch? Определить, что такое Softswitch, не так просто, как может показаться. Этот термин обозначает и устройство управления, и новый подход к file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 51/56 08.04.2016 Конспект лекций организации сети, обеспечивающей эффективную передачу речи, видео и данных и обладающей большим потенциалом для развертывания новых услуг, упомянутых выше как направление . Рисунок 17.2 Пример внедрения системы SoftSwitch Президент Lucent Technologies Джек Мерфи определил Softswitch как систему, предназначенную для того, чтобы отделить функции управления соединениями от функций коммутации, способную обслуживать до 100 тыс. абонентов и поддерживать открытые стандарты, а следовательно ­ взаимодействовать с серверами приложений. Это определение цитируется первым, так как именно корпорация Lucent Technologies продемонстрировала на выставке CeBit 2001 первый программный коммутатор Softswitch, являющийся готовым коммерческим продуктом. Этот Softswitch представляет собой многофункциональную программируемую систему управления, позволяющую операторам быстро создавать и внедрять новые услуги в своих сетях IР и ATM. Первыми операторскими компаниями, развернувшими опытные зоны программных коммутаторов, были компании Worldcom и Level 3. Фред Бриггс, технический директор компании Worldcom, определил понятие Softswitch существенно проще: Softswitch ­ это просто большие и быстрые маршрутизаторы. А определение компании Level 3 выглядит так: Softswitchs ­ это серверы, которые управляют потоками изохронного трафика разных видов. Как видите, два последних определения существенно отличаются от определения Джека Мерфи. Еще с одной проблемой мы сталкиваемся при переводе этого термина на русский язык. Перевод “в лоб” ­ программный коммутатор ­ невольно ассоциируется с программно управляемой АТС, а это совсем не то. У разработчиков телекоммуникационного оборудования тоже нет пока единого мнения. Функции Softswitch одного производителя отличаются от функций Softswitch другого производителя. У кого­то это ­ большой маршрутизатор, а кто­то сделал многопротокольный конвертер сигнализации. Однако общую структуру Softswitch можно представить следующим образом (рисунок 17.1). file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 52/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 17.3 ­ Структура Softswitch Роль Softswitch в ТфОП и IP­сетях. Как уже говорилось выше, Softswitch должен быть устройством управления и для ТфОП, и для сети с коммутацией пакетов. Однако каждая из этих сетей будет воспринимать Softswitch по­своему. Для телефонной сети общего пользования он будет одновременно и пунктом сигнализации ОКС7 (SP или STP), и транзитным коммутатором, поддерживающим другие системы сигнализации ТфОП (E­ DSS1, 2ВСК, R2), а для сети с коммутацией пакетов ­ устройством управления транспортными шлюзами (Media Gateway Controller) и/или контроллером сигнализации (Signaling Controller). Функции преобразования информации целиком отдаются транспортным шлюзам (Media Gateway — MG), а логика обработки вызовов возлагается на контроллеры этих шлюзов (Media Gateway Controller — MGC). Такая структура позволяет использовать единый программный интеллект обработки вызовов для сетей разных типов (традиционных, пакетных, гибридных) с разными форматами речевых пакетов и с разным физическим транспортом, что, в свою очередь, дает возможность применять стандартные компьютерные платформы, операционные системы и среды разработки. Терминология “транспортный шлюз” и “контроллер” взята из принципа декомпозиции шлюзов и используется в документах организации Softswitch Консорциума, первой (и пока единственной) организации, занимающейся проблематикой Softswitch. Английский термин “media­gateway” в данном контексте предлагается переводить как “транспортный шлюз”. Хотя утверждать, что это единственно правильные термины, и что их значения в принципе декомпозиции и в Softswitch совпадают на 100%, все же нельзя. Несомненно, что функции Softswitch гораздо шире, чем функции MGC, но суть та же. Назначение Softswitch ­ полный контроль процесса установления любого соединения. Вне зависимости от того, пользователь какой сети является инициатором этого процесса, и от того, кто будет вызываемым пользователем (или пользователями, если речь идет о конференцсвязи). Таким образом, Softswitch должен работать со всеми используемыми системами сигнализации и обеспечивать взаимодействие между устройствами, работающими по разным протоколам. file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 53/56 08.04.2016 Конспект лекций Рисунок 17.4 взаимодействие Softswitch между устройствами, работающими по разным протоколам Глоссарий ИВС – Информационно­вычислительная сеть ЛВС – Локальная вычислительная сеть ЭВМ – Электронно­ вычислительная машина Bus – топология сети – шина Star – топология сети – звезда Ring – топология сети – кольцо Mesh – топология сети – ячеистая топология OSI(Open System Interconnection) – модель взаимодействия открытых систем NIC(Network Interrupt Card) – сетевая карта Repeater – повторитель Amplifier – усилитель Hub –концентратор Bridge –мост Router – маршрутизатор Gateway – шлюз ПДС – передача дискретных сообщений ИКМ – импульсно­кодовая модуляция ОС – системы с обратной связью РОС – системы с решающей обратной связью ИОС – системы с информационной обратной связью КВ – короткие волны СВ – средние волны ДВ – длинные волны АМ(Amplitude Modulation) – амплитудная модуляция FM(Frequency Modulation) – частотная модуляция УКВ ­ ультракороткие волны СВЧ или microwaves – сверх высокая частота UTP(Unshielded Twisted Pair) – Кабель на основе неэкранированной витой пары STP(Shielded Twisted Pair) – Кабель на основе экранированной витой пары LLC(Logical Link Control) – Логическая передача данных file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 54/56 08.04.2016 Конспект лекций MAC(Media Access Control) – Управления доступом к среде FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный интерфейс распределенных данных LAN(Local Area Network) – локальная вычислительная сеть PVC(Permanent Virtual Circuit) – Постоянное виртуальное соединение SVC(Switched Virtual Circuit) – Коммутируемое виртуальное соединение CIR(Committed Information Rate) – Выделяемая информационная скорость ATM(Asynchronous Transfer Mode) – Технология асинхронного режима передачи AAL(ATM Adaptation layer) – Уровень адаптации АТМ CS(Convergence Sub­layer) – Подуровень конвергенции SAR(Segmentation And Reassembly) – Подуровень сегментации и восстановления ATM PDU(Protocol Data Unit) – протокольный модуль данных TCP–Протокол управления передачи SMNP(Simple Mail Transfer Protocol) – Простой протокол передачи писем FTP(Fail Transfer Protocol)­Протокол файлового обмена WWW(World Wide Web)­Глобальная гипертекстовая информационная система HTTP(Hypertext Transfer Protocol)­Протокол обмена гипертекстовой информацией URL (Universal Resource Locator)­Унифицированный указатель ресурсов URN (Universal Resource Names)­ Унифицированный указатель имен SIP (Session Initiation Protocol)­Протокол установления сеансов RTP (Real­time Transport Protocol)­Протокол передачи данных RTCP (Real­time Transport Control Protocol)­ Протокол управления реального времени SNMP (Simple Network Management Protocol)­Простой протокол управления сетью UDP (User Datagram Protocol)­Протокол дейтаграмм пользователей ICMP (Internet Control Message Protocol)­Протокол управляющих сообщений в Интернете ARP (Address Resolution Protocol)­Протокол нахождения адреса RARP (Reverse Address Resolution Protocol)­Протокол обратной конвертации адресов RIP (Routing Informfntion Protocol)­Протокол обмена маршрутной информации OSPF (Open Shortest Path First)­Протокол обнаружения наикратчайшего пути BGP (Border Gateway Protocol)­Протокол пограничноё маршрутизации RSVP (Resource Reservation Protocol)­Протокол резервирования рессурса IGP(Interior Gateway Protocol) ─ протоколы внутренней маршрутизации EGP(Exterior Gateway Protocol) ─ протоколы внешней маршрутизации MPLS(MultiProtocol Label Switching, MPLS) ─ многопротокольная коммутация по меткам IS­IS (Intemediate System to Intemediate System) – протокол обмена данными между промежуточными системами BGP­4(Border Gateway Protocol) – протокол граничного шлюза) ГИИ – Глобальная информационная инфраструктура ТФОП – сети связи общего пользования с коммутацией каналов СПД – сети связи с коммутацией пакетов NGN(Next Generation Network)­Сети следующего поколения ISDN (Integrated Services Digital Network) – цифровая сеть с интеграцией служб B­ISDN (Broadband ISDN) – широкополосная ISDN SCP – узел управления услугами SN – узел служб содержание file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 55/56 08.04.2016 Конспект лекций file:///D:/%D0%A3%D1%87%D1%91%D0%B1%D0%B0/5%20%D1%81%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D1%80/%D0%A1%D0%B5… 56/56