Надёжность сетей.

Для оценки надёжности сетей используются следующие показатели:

• доля потерянных пакетов (L) – равна отношению числа потерянных пакетов (Nl) к общему кол-ву переданных пакетов (N): L=Nl/N.

• коэффициент готовности – отражает долю времени, в течение которого система или служба сети доступна пользователям, т.е. находится в работоспособном состоянии. Например, КГ телекоммуникационного оборудования телефонных сетей = 0,99999, что соответствует 5 минутам простоя в год.

• отказоустойчивость – характеризует способность системы (сети) скрывать от пользователя отказ отдельных элементов.

3. Безопасность сетей.

• средство защиты внутренних информационных ресурсов, эти средства должны защищать от несанкционированного доступа аппаратные ресурсы (серверы, дисковые массивы, маршрутизаторы, программные ресурсы, ОС, СУБД, почтовые службы) и сами данные, хранящиеся в файлах и обрабатываемые в ОП.

Таким средством является брандмауер, устанавливаемый в местах всех соединений внутренней сети с внешней, он контролирует обмен данные и не пропускает подозрительный трафик во внутреннюю сеть.

• средство защиты информации в процессе её передачи через сеть. К ним следует отнести виртуальные частные сети.

Показатели для поставщика услуг.

1. Расширяемость сети – это способность к расширению функциональных возможностей добавлению пользователей, компьютеров, приложений, служб, наращиванию длину сегмента кабеля и замены существующей аппаратуры более мощной.

2. Масштабируемость сети – это способность к наращиванию кол-ва устройств, узлов и протяжённости связей сети без снижения её производительности. Примером хорошо масштабируемой сети является интернет.

3. Управляемость сети – это возможность централизованного контроля состояния оборудования сети, выявления и разрешения возникающих проблем, анализ производительности и планирование развития сети, а также наличие в сети с автоматизированных средств администрирования, взаимодействующих с программным и аппаратным обеспечением сети с помощью коммуникационных протоколов.

4. Совместимость сети отражает способность включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, поддерживающее разные стеки коммуникационных протоколов, аппаратные средства и приложения. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной или гетерогенной.

Основной путь построения интегрированных сетей – использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.

Стандартизация и сетевые модели. Стандартизация и открытые системы.

Под стандартизацией понимают сведение множество различных изделий к небольшому числу типовых образцов.

Стандарт утверждается компетентным органом и представляет собой нормативно-технический документ в виде спецификации. Под спецификацией понимают формализованное описание аппаратных и программных компонентов, их характеристик, условий эксплуатации и способов взаимодействия с другими компонентами.

Необходимость к стандартизации привела концепция открытых систем. К открытым системам относятся аппаратные и программные компоненты, построенные в соответствие с общедоступными опубликованными спецификациями. Примером открытой сети может служить Интернет, который объединил в себе самое разнообразное оборудование и программное обеспечение огромного числа сетей, разбросанных по всему миру.

В разработке стандартов этой сети принимали участие различные научные организации, а так же производители аппаратных средств ПО.

Классификация стандартов.

В работе по стандартизации телекоммуникационных сетей принимает участие большое число различных организаций, фирм изготовителей оборудования и ПО, а так же научных учреждений, ассоциаций, министерств и ведомостей.

Выделяют 4 группы стандартов:

1. международные, к которым относятся стандарты международной организации по стандартизации (ISO), международного союза электросвязи ITY.

2. национальные – отечественные стандарты, стандарты американского национального института стандартов (ANSI); стандарты, разработанные национальным центром компьютерной защиты (NCSC) министерства обороны США и другие.

3. специальных комитетов и объединений, создаваемых несколькими компаниями, например, стандарты, разрабатываемые специально созданным объединением (ATM FORM), насчитывающем около 100 коллективных участиях, или стандарты союза PAST ETHERNET ALLIANCE.

4. отдельных фирм, например, стек протоколов архитектуры сетевых систем (SNA) компании IBM или графический интерфейс OPEN LOOK для UNIX-систем компании SUN.

Концепция семиуровневой модели.

В компьютерных сетях идеологической базой стандартизации является многоуровневый подход разработки средств сетевого взаимодействия. На основе этого подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем.

Организация взаимодействия между устройствами компьютерной сети является сложной задачей, для решения которой при построении модели ISO использовался принцип декомпозиции, согласно которому:

1. одна сложная задача была разбита на 7 более простых задач, образуя 7 отдельных уровней.

2. для решения задач некоторого уровня могут быть использованы средства непосредственно примыкающего ниже лежащего уровня.

3. полученные результаты выполненной работы могут быть переданы только соседнему вышележащему уровню.

Т.к. в процессе обмена сообщениями участвуют 2 узла сети (компьютера), необходимо организовать согласованную работу 2х иерархий в 2х направлениях: горизонтальном и вертикальном (см. рис).

В горизонтальном направлении происходит протокольный обмен между 2 узлами (А↔ В). Для обмена оба участника должны принять ряд соглашений. Например, для физического уровня необходимо согласовать способ кодирования электрических сигналов, метод контроля достоверности и т.п.

Такие соглашения в виде формализованных правил, определяющих формат и последовательность передачи сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколом.

В вертикальном направлении обмен осуществляется в отдельном узле (А или В) от одного уровня к другому. Модули, находящиеся в одном узле на 2х соседних уровнях так же взаимодействуют друг с другом, в соответствии с чётко определёнными правилами, которые называются интерфейс. Интерфейс определяет услуги, предоставляемые данным уровнем соседнему уровню. Таким образом, средство каждого уровня должны отрабатывать свой собственный протокол, также интерфейсы с соседними уровнями. При этом протоколы определяют правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы – правила взаимодействия модулей соседних уровней в одном узле.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы могут быть реализованы как программно, так и аппаратно, не только компьютерами, но и такими сетевыми устройствами, как концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и т.д.

В зависимости от типа устройства в нём должны быть встроенные средства (аппаратные или программные), реализующие тот или иной набор протоколов. Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней, как правило, чисто аппаратными средствами.

Другие сетевые модели.

Получившее широкое распространение семиуровневая модель OSI не является единственной. Самая первая сетевая модель DoD была разработана в 1970 годах. Позднее она получила название TCP/IP, поскольку разрабатывалась вместе с протоколом как часть проекта ARPA NET – это более простая модель, чем OSI. Она содержит только 4 уровня, которые можно приближённо отразить на 7 уровней модели OSI. Некоторые поставщики сетевых ОС используют для описания работы компонентов этих систем собственные сетевые модели. Примером такой модели может служить сетевая модель Microsoft Windows для Windows NT/2000.

Семиуровневая сетевая модель (osi). Прикладной уровень.

Прикладной уровень – это высший уровень модели, которая организует взаимодействие прикладных программ пользователя с процессами моделями OSI.

Обеспечивает им набор определённых сетевых устройств (передачи файлов, обмен почтовыми сообщениями, доступ к принтеру, управление сетью и т.д.). Взаимодействие сообщения с высшим уровнем модели осуществляется через прикладной программный интерфейс (API).

Назначение, задачи и функции прикладного уровня определяются набором протоколов, с помощью которого пользователи сети получают доступ к сетевым ресурсам.

Например, FTP используется для передачи файлов между компьютерами, на которых могут быть установлены разные ОС или платформы, при этом клиентская программа FTP предназначена для организации соединения при загрузке файлов сервера, а программное обеспечение FTP-сервера используется на компьютере, передающем файлы.

Уровень представления.

Уровень представления – этот уровень обеспечивает требуемую форму представления, передаваемой по сети информации без изменений её содержания. На этом уровне анализируется представление символов, формат страниц и графическое кодирование вместе с различными правилами шифрования.

При управлении экраном терминала реализуются и другие функции, например очистка экрана, защита от стирания некоторых частей экрана и обозначения на экране особо важных полей (в частности с помощью мерцания).

Средствами данного уровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия представления данных. Благодаря этому информация, передаваемая прикладным уровнем одной системы будет понятна прикладному уровню в другой системе.

При передаче на этом уровне могут выполняться:

1. шифрование данных, благодаря которому обеспечивается секретность обмена данными сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является Secure Socket Layer (SSL - уровень защитных гнёзд сокетов), обеспечивающих секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

2. сжатие данных: уменьшение объёма данных в целях их быстрой передачи по сети;

3. преобразование данных из одного протокола в другой для передачи их между разными платформами и ОС.

На принимающем компьютере уровень представления обеспечивает распаковку, расшифровку и другие преобразования данных, пригодных для пользовательских приложений и передаче данных на прикладной уровень.

Уровень представления могут поддерживать редиректор, представляющий собой программу, которая определяет средства (локальный компьютер или сетевое устройство) обработки запросов и шлюз в виде устройства или программы, служащей точкой соединения между 2 разными сетями.

Сеансовый уровень.

Сеансовый уровень. Данный уровень обеспечивает координацию связи между 2 узлами (ПК) сети, т.е. поддержание диалога между процессами определённого типа. Для этого предусмотрено большое число функций по организации передачи данных и по синхронизации процедур взаимодействия.

Сеансовый уровень выполняет следующие функции:

1. отвечает за установление сеанса связи между передающим и принимающим узлами связи (ПК), организует сеанс обмена данными, управляет приёмом и передачей пакетов, обеспечивает завершение сеанса.

2. осуществляет контроль за степенью завершения длинных передач, что позволяет избежать повторной пересылки данных при разрыве связи и возобновить передачу с прерванного места. Для этого устанавливается точки проверки для синхронизации потока данных к приложению, т.е. в потоке данных размещаются маркеры. Если в канале связи произошёл сбой, то повторно передаются только данные, начиная с последнего маркера.

3. обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон в настоящий момент является активной;

4. устанавливает и разрывает диалоги приложения с приложением;

5. проверяют режим связи (одно или двунаправленный);

6. определяет категории (приоритеты) услуг и генерирует сообщение о неполадках у себя и на вышестоящих уровнях.

7. выполняет задачи обеспечения безопасности для распознавания имён.

Транспортный уровень.

Этот уровень занимает центральное место в иерархии уровней сети. Он является пограничным уровнем между вышележащими уровнями, в сильной мере зависящими от приложений, и нижележащими уровнями, привязанными к конкретной сети. Сообщением является пакет данных протокола транспортного уровня. По сути, транспортный уровень связывает промежуточные системы Intermediate System – IS, обеспечивающий передачу пакетов между отправителем и получателем с использованием нижних уровней, и оконченные системы (End System – ES), работающие на верхних уровнях.

Назначение транспортного уровня – обеспечение качественной передачи сообщений от отправителя к получателю и контроль ошибок.

Основные функции транспортного уровня.

В их число входит:

1. разбиение передаваемых данных на пакеты.

2. сборка принимаемых пакетов и передача их в нужной последовательности на сеансовый уровень, поскольку в большой маршрутизированной сети пакеты могут избегать приёмника не в том порядке, в котором они передавались.

3. определение путей передачи пакетов.

4. контроль передачи данных, обнаружение и исправление ошибок передачи данных, вызванных искажениями, потерями или дублированием пакетов.

5. согласование сетевых уровней различных несовместимых сетей.

6. отображение логических (символьных) имён на логические сетевые адреса, с использованием системы расширения имен Domain Name System – DNS.

Используются 2 режима передачи пакетов: с установлением и без установления соединения.

При режиме с установлением соединения в начале передачи устанавливаются соединения между источником и приёмником. В этом режиме передача может идти без нумерации пакетов, поскольку каждый из них идёт за предшественником по тому же пути. По окончании передачи соединение разрывается.

В режиме без установления соединения требуется нумеровать пакеты, поскольку они могут теряться, повторяться, приходить не по порядку.

Транспортные протоколы.

Протоколы 4х нижних уровней, которые называют сетевым транспортом или транспортной подсистемой, разрешают задачу транспортировки сообщений с заданным уровнем качества в составных сетях с произвольной топологией и различными технологиями. Протоколы 3х верхних уровней, используя нижележащую транспортную подсистему, решают задачи предоставление прикладных сервисов.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами оконечных узлов сети – компонентами из сетевых ОС.

Сетевой уровень.

Этот уровень служит для организации совместной работы нескольких сетей с разной архитектурой при их объединении в единую сеть, называемую составной. Технология, позволяющая осуществить такое объединение, называется технологией межсетевого взаимодействия (Internetwork – ing). Локальная сеть с одной архитектурой (Ethernet, FDDI, Token Ring, ATM или Frame Relay) не способна обеспечить передачу данных в сеть с другой архитектурой, что обусловлено разным форматом используемых кадров, логикой работы протоколов и другими причинами. Ещё больше отличий можно обнаружить между архитектурами локальных и глобальных сетей. Таким образом, для организации и координации работы в сетях, построенных на основе различных архитектур, необходимы дополнительные средства. Такие средства представляют сетевой уровень в виде протоколов и специальных устройств.

Сетевой уровень отвечает за доставку пакетов данных отправителя одной сети получателю другой сети. Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемые маршрутизаторами. Маршрутизатор собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на её основании пересылает пакеты в сеть назначения. При пересылке пакетов происходит несколько транзитных передач между сетями. Последовательность маршрутизаторов, или путь, через который проходит пакет, называется маршрутом. Составление (выбор определения) наилучшего пути, или маршрутизация, является одной из главных задач сетевого уровня.

Особенности работы.

Весь путь передаваемого сообщения через составную сеть разбивается на участки от одного маршрутизатора до другого причем каждый участок соответствует пути через отдельную сеть. Данные поступающие на сетевой уровень (от вышележащего транспортного) снабжаются заголовком сетевого уровня. Совокупность данных и заголовка образуют пакет. Заголовок пакета имеет унифицированный формат и содержат его адрес назначения.

Устройство сетевого уровня.

К ним относятся маршрутизаторы и коммутаторы сетевого уровня. Одной из функций маршрутизатора является физическое соединение сетей, поэтому маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов, которые можно считать узлами разных сетей. Каждому интерфейсу подключается одна сеть. Маршрутизаторы строятся на базе специализированных аппаратных платформ. В состав их программного обеспечения входят их протокольные модули сетевого уровня. Маршрутизатор может быть реализован программно на базе ПК.

Канальный уровень.

Data Link Layer – уровень звена данных.

Назначение канального уровня – поддержание интерфейсов с 2мя соседними уровнями, для чего он разделён на 2 подуровня: разделение логической связи и управление доступом к среде.

Подуровень управления логической связью.

Logical Link Control – определяет логическую топологию сети, которая может не совпадать с физической топологией. На этом подуровне определяется поставка и поддержка виртуального канала связи.

Подуровень LLC скрывает от вышестоящих уровней подробности технологической реализации сети, благодаря чему сетевой уровень не видит различий между локальными сетями Ethernet, Token Ring, ARCnet, FDDI.

Подуровень управления доступом к среде.

Media Access Control (MAC) – устанавливает правила использования физического, нижележащего уровня узлами сети.

На этом подуровне распознаются электрические сигналы (биты данных, способы кодирования, маркеры), обнаруживаются коллизии, выявляются и исправляются ошибки. Подуровень MAC работает с так называемыми MAC-адресами, каждый из которых представляет собой уникальный физический адрес устройства.

Особенности работы канального уровня состоят в том, что сетевой уровень узла отправителя передаёт канальному уровню пакет, в котором указан адрес узла назначения (получателя). Канальный уровень создаёт кадр и инкапсулирует (помещает) в него пакет. Коммутаторы в сети продвигают исходный пакет согласно адресу назначения.

Отметим, что в локальных сетях канальный уровень обеспечивает доставку кадра между любыми узлами сети, а в глобальных сетях – только между узлами, соединёнными индивидуальной линией связи.

Протоколы канального уровня реализуются компьютерами, мостами (или коммутирующими концентраторами) и маршрутизаторами. В компьютерах выполнение функций канального уровня возлагаются на сетевые адаптеры или драйверы.

Физический уровень.

Это самый нижний уровень сетевой модели OSI. Единицей передачи данных является бит.

Назначение и основные особенности.

На физический уровень возлагается обеспечение взаимодействия (интерфейса, согласования) физических объектов (сигналов, узлов и линий связи сети) при передаче сообщений. Его главной задачей является формирование и доставка сигналов в виде последовательности битов узлу назначения с использованием различных аппаратных средств.

На физическом уровне определены:

1. сигналы, их виды (электрические, световые, аналоговые, цифровые и др.), характеристики (крутизна фронтов импульсов, уровней напряжения, способы бинарного кодирования и др.) и способы передачи (синхронный, асинхронный).

2. физические, механические и электрические характеристики линии связи, к которым относятся: тип кабелей и разъёмов, разводка контактов в разъёмах.

Стеки протоколов. Стек tcp/ip.

Протокол управления передачей или межсетевой протокол (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) разработан для разнородных вычислительных сетей. Стек протоколов TCP/IP постоянно развивается и является наиболее распространённым протоколом сетевого и транспортного уровней для сетей различных размеров и конфигураций.

Состав стека.

Стек состоит из трёх базовых наборов протоколов: сетевого уровня IP, управление передачей и дайтограм пользователя.

Протокол сетевого уровня IP (Internet Protocol) отвечает за передачу и маршрутизацию сообщений между узлами интернет. Протокол IP определяет правила, по которым данные разбиваются на пакеты, передающиеся между оконечными системами и маршрутизаторами. Текущая версия – 4.0, внедряемая – 6.0.

Основные особенности новой версией протокола IP v6 по сравнению с IP v4 состоят в следующем:

1. поле адреса имеет длину 16 байт, что обеспечивает практически неограниченный запас Интернет-адресов (2¹⁶), т.е. решает основную проблему, поставленную при разработке протокола.

2. Если у протокола IP v4 заголовок пакета содержал 13 полей, то в новой версии IP он состоит всего из 7, поэтому маршрутизаторы могут значительно быстрее обрабатывать пакет. Используемый способ представления необязательных параметров упростил для маршрутизаторов пропуск не относящихся к ним параметров, что также ускорило обработку пакетов.

3. более надёжным, чем в нынешнем варианте IP v4, стало обеспечение безопасности с помощью используемых методов аутентификации конфиденциальности.

4. если в заголовке пакета IP v4 для представления услуг отведено 8-ми разрядное поле, которое практически не использовалось, то в новой версии при ожидаемом росте мультимедийного графика выделяется значительно больше разрядов.

Протокол управления передачей (Transmission Control Protocol) широко используемой в Интернет сетевой протокол транспортного уровня. Предоставляет конечным пользователям службу с установлением логического соединения. Гарантирует доставку передаваемых пакетов данных в нужной последовательности, но трафик при этом очень не равномерен, т.к. пакеты испытывают всевозможные задержки.

Протокол дейтаграмм пользователя (User Datagram Protocol) является сетевым протоколом транспортного уровня. Он представляет конечным пользователям службу без установления логического соединения. Отдельные пакеты передаются с использованием IP как можно быстрее (без проверки на правильность передачи и гарантий доставки). При этом часть пакетов может теряться. Однако передаваемое сообщение не прерывается, что важно, например, при передаче речи для обеспечения её разборчивости.

ТАБЛИЦА

Единица данных.

Каждый коммуникационный протокол оперирует некоторой единицей (блоком) передаваемых данных (протокол Data Unit – PDU). Название этих единиц иногда закрепляются стандартом, а часто просто определяются традицией. Название единиц PDU, получивших наиболее широкое распространение в протоколах стека TCP/IP, приведены на рисунке. Поясним смысл, в которые вкладывается эти названия.

Протокол данных, или поток – данные, поступающих от приложений на вход протоколов транспортно уровня – UDP и TCP.

Дейтограмма, или датаграмма, - единица данных протокола UDP транспортного уровня. Обычно дейтограммой называют данные, которые оперируют протоколы без установления соединений. К таким протоколам относятся и протокол IP межсетевого уровня, поэтому его единицу данных так же называют дейтограммой. Однако очень часто на уровне 3 используется и другой термин – пакет.

Сегмент – другая единица данных транспортного уровня, полученных из протокола TCP из входного потока.

Кадр (фрейм) – единица данных, в которую упаковываются IP пакеты для последующей пересылки их через отдельные сети составной сети. При этом не имеет значение название, используемой для этой единицы данных в каждой отдельной сети, т.е. для стека TCP/IP фреймом называют кадр сети Ethernet, в ячейку сети АТМ и пакет сети х.25.

Многие протоколы, входящих в пакет TCP/IP предназначены для сбора информации или устранения неполадок. Пакет протокола включает в себя также дополнительные компоненты, не обязательные в процессах сетевой коммуникации, например, утилита прикладного уровня, так же входящая в состав пакета TCP/IP.

Особенности стека tcp/ip.

Когда речь идёт о построении больших (глобальных) сетей, этому стеку протоколов отдаётся предпочтение по сравнению с другими протоколами, т.к. он с момента создания ориентирован на Интернет и наделён многими полезными свойствами. К таким свойствам следует отнести:

1. способность фрагментировать пакеты. Большая составная сеть часто состоит из (под) сетей, построенных на совершенно разных принципах, и каждая из (под) сетей может иметь собственное значение единицы (длину) передаваемых данных. При переходе из одной сети в другую может возникнуть необходимость уменьшить длину данных. Указанное свойство протокола позволяет разделить (фрагментировать) передаваемый пакет (кадр) на несколько частей;

2. гибкую систему адресации (3 уровня адресов: символьные, логические и физические), позволяющую проще, чем другие протоколы аналогичного назначения, включать в составную сеть сети разных технологий.

3. экономное использование широковещательных рассылок. Это свойство наиболее полезно при работе на медленных линиях связи характерных для территориальных сетей.

4. интерпретацию функций самого нижнего уровня (сетевых интерфейсов). Стек TCP/IP, в отличие от других многоуровневых стеков, освобожден от выполнения большого количества функций канального и физического уровня ISO. На нижний уровень стека, как указано выше, возлагается лишь ответственность за организацию взаимодействия с сетями составной сети, которая требует выполнения более простых процедур. Эта особенность делает составную сеть TCP/IP открытой для включения дополнительной сети с любой технологией передачи данных. При этом для каждой новой технологии должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP путём разработки соответствующего документа стандарта Интернет, определяющего метод инкапсуляции IP-пакетов в её кадры.

Сигналы как способ представления информации.

Сообщение является составной частью информации. Его можно рассматривать как форму представления (речь, текс, изображения, цифровые данные, графики, таблицы и т.п.) и как способ существования (передача сведений по линии связи). Для сообщения характерно наличие отправителя и получателя информации, а также используемая среда для её доставки в виде линии передач.

Сигнал представляет собой форму сообщения, преобразованного в целях его отображения передачи и регистрации. Сигнал переносит сообщение (информацию) на расстояние с использованием физической среды передач. Сигнал всегда является функций времени, даже если сообщение таковым не является. Например, неподвижное изображение, передаваемое по телевизионному каналу.

Данные следует рассматривать как зарегистрированные признаки неиспользуемой информации об объекте, которые хранятся в каком-либо месте. Когда же эти данные начинают использоваться для уменьшения неопределённости об объекте, они превращаются в информацию. Например, информацией принято считать поток компьютерных данных (компьютерный трафик), передаваемой по линии связи. Таким образом, информация является общим понятием, включающим в себя сообщения, сигналы и данные.

Классификация сигналов.

По непрерывности:

1. континуальные (от лат. непрерывные) – сигналы обычно называют аналоговыми, поскольку они являются аналогом реального физического процесса. Аналоговые сигналы используются в аппаратуре, радиосвязи и телевидении.

2. дискретные – относятся импульсные и цифровые сигналы. Особенность цифровых сигналов проявляется в том, что они, имея импульсную форму, несут в себе информацию, которую можно трактовать как некоторую последовательность двоичных цифр.

По использованию дополнительных периодических колебаний:

1. первичные (исходные, немодулированные) непосредственно отражают передаваемые сообщения. Наиболее ярким примером таких сигналов являются электрические колебания в цепи микрофона, представляющие собой копию исходного звукового сигнала. На приёмном пункте исходное звуковое сообщение выделяется путём непосредственного воздействия сигнала на телефон (без каких-либо дополнительных преобразований). Примером цифрового сигнала может служить 7-битная последовательность, несущая в себе информацию о десятичных цифрах. При приёме такой последовательности на 7-сегментном индикаторе высвечивается десятичная цифра. Главная особенность первичных сигналов состоит в том, что каждому абоненту сети для передачи сообщения требуется индивидуальная линия связи.

2. модулированные сигналы для транспортировки сообщения (первичного сигнала) используют дополнительно гармонические колебания или периодическую последовательность импульсов прямоугольной формы. Модуляцией называют процесс управления параметрами несущих колебаний с помощью первичного сигнала. При использовании гармонических колебаний в зависимости от управляющего параметра различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию. С помощью модулированных сигналов можно передавать несколько сообщений по одной линии связи, поэтому одной линией связи (средой передачи) могут пользоваться многие абоненты.

Основные понятия. Кодирование сигналов

Под кодом понимают символьное представление информации, а под кодированием – переход по определённому алгоритму от исходной формы символьного представления к новой форме. Декодирование – обратное преобразование.

Код можно характеризовать 3 основными параметрами:

1. основанием, представляющим собой число m различных элементарных символов (или алфавит) из которых составляют код. При m=2 код называется двоичным или бинарным, при m=3 – троичным и т.д. В цифровой технике используется двоичный код, при котором один из элементарных символов является 1, другим – 0.

2. значностью, которое определяется числом n символов алфавита, образующую кодовую комбинацию. Код называется равномерным, если в кодовых комбинациях используется постоянное число символов, и неравномерным в противном случае. Примером равномерного кода является код Бодо (n=5), неравномерного – код Морзе (разное n).

3. Максимальным числом N возможных кодовых комбинаций, которое при заданных m и n выражается следующим соотношением: N=mⁿ. Например, при m=2 и n=3 получим 8 кодовых комбинаций: 000 001 010 011 100 101 110 111.

Требования к кодированию.

К основным требованиям следует отнести:

1. уменьшение уровня низкочастотной (и постоянной) составляющей в спектре передаваемых сообщений.

2. обеспечение синхронизации между передатчиком и приёмником.

3. обнаружение и по возможности исправление битовых ошибок.

Низкочастотная составляющая.

Её наличие обусловлено тем, что передаваемое сообщение представляет собой длинную последовательность из 0 и 1. Для наглядности будем полагать, что 0 соответствует низкий уровень напряжения, 1 – высокий. Если на некотором временном интервале в последовательности преобладают 0, то среднее значение напряжения будет близком к 0. Если преобладают 1, то среднее значение будет соответствовать некоторому постоянному напряжению. В связи с этим появляется низкочастотная составляющая, которая приближается к постоянному напряжению, из-за чего многие линии связи, не обеспечивающие прямого гальванического соединения между приёмником и источником, могут оказаться неработоспособными.

Синхронизация передатчика.

Пересылка сообщений по цифровым каналам осуществляется отдельными порциями в отведённые такты одинаковой длительности, и приёмник старается считать поступивший бит данных в середине каждого такта, т.е. он должен синхронизировать свои действия с передатчиком. Отсутствие синхронизма между передатчиком и приёмником может привести к ошибкам.