Аппаратные средства и протоколы обмена информацией

Автор: csaa ·

Основное техническое устройство сети — компьютер. Подавляющая часть компьютеров в сети являются абонентскими пунктами, т.е. обслуживают конечных пользователей — потребителей информации. В этом качестве компьютер выполняет следующие функции: хранение и обработку информации, подготовку ее к передаче, печать (при необходимости) на бумажном носителе, управление процессом передачи информации.

Транспортной основой глобальных сетей выступают коммутируемые и выделенные телефонные линии и каналы (как обычные, медные, так и оптоволоконные и спутниковые). Соединения в коммутируемых линиях происходят через стандартное оборудование телефонных станций (коммутаторы) при наборе телефонных номеров. Выделенные каналы (они соединены постоянно) используются, например, при организации сетей с on-line сервисом, особенно для соединения серверов, находящихся в разных городах.

Непременным оборудованием абонентского пункта является модем — устройство преобразования цифровых сигналов в аналоговые и наоборот. Преобразование это необходимо (по крайней мере, в настоящее время) при использовании телефонных линий связи общего назначения, приспособленных к передаче аналоговых сигналов звуковой частоты (т.е. модулированного электрического тока).

Основные характеристики модемов:

• максимальная скорость передачи данных;

• поддерживаемый сетевой протокол;

• протокол коррекции ошибок.

Модем по своим входным и выходным характеристикам должен соответствовать требованиям к оборудованию, разрешенному для подключения к телефонной сети. Работа модема определяется системой его команд и протоколом, стандартизованным

Международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ). Ныне наиболее широко используются, так называемые, Hayes-совместимые модемы (по фамилии разработчика системы команд Дениза Хейза) с протоколами, поддерживающими скорость передачи данных от 1200 бит/с до 54000 бит/с.

Модемы выпускаются в двух конструктивных исполнениях: встроенные и внешние. Конструктивное исполнение никак не влияет на качество работы модема, однако внешний модем более удобен в эксплуатации.

Большинство высокоскоростных модемов совместимы с менее быстрыми. Для повышения скорости и надежности обмена информацией используются, так называемые, MNP-модемы — модемы с аппаратным сжатием и коррекцией информации.

По видам передаваемой информации бывают следующие разновидности модемов:

• только для обмена данными между компьютерами;

• факс-модемы (передача данных + прием-передача факсов);

• факс-голос-модемы.

По способу «общения» различают дуплексный и полудуплексный режимы передачи данных. В дуплексном режиме данные передаются через модем одновременно в обоих направлениях. Для ряда применений возможен лишь этот режим. По способу группирования данных различают асинхронную (позначную) и синхронную (поблочную) передачу. Не вдаваясь в детали, отметим, что синхронная передача организуется сложнее, но обеспечивает более высокую эффективность.

MNP-модемы различаются по классам. Каждый класс отличается от предыдущего более высокой производительностью и расширенными возможностями.

Класс 1 использует асинхронный полудуплексный метод передачи данных с побайтной организацией. Сравнительная эффективность составляет 70%, т.е. MNP-модем класса 1, работающий со скоростью 2400 бит/с, передает полезную информацию со скоростью 1680 бит/с.

Класс 2 использует асинхронный дуплексный метод передачи данных с побайтной организацией. Сравнительная эффективность 84%.

Класс 3 использует синхронный дуплексный метод передачиданных с побитнойорганизацией. Сравнительная эффективность 108%.

Класс 4 отличается тем, что в нем реализованы два новых метода работы с информацией: адаптивная сборка передаваемых блоков и оптимизация фазы. Сравнительная эффективность 120%.

Класс 5 использует в дополнение к возможностям класса 4 сжатие данных в реальном масштабе времени. Коэффициент сжатия может достигать 90% для некоторых видов информации. Графические файлы могут сжиматься до 10% исходного размера, текстовые -до 45-55%, программы — до 60-90%. Средний коэффициент сжатия 63%. Относительная эффективность 200%.

Класс 6 в дополнение к возможностям класса 5 обеспечивает совместимость высокоскоростных протоколов с низкоскоростными стандартами.

Класс 7 использует более совершенный алгоритм сжатия данных. Сравнительная эффективность 300%.

Класс 8 применяет более совершенный протокол и соответствующий метод работы, обеспечивающий совместимость с ннзкоскоростными модемами.

Казалось бы, чем выше скорость передачи, тем лучше модем. Однако чтобы сохранить хорошее качество линий передачи, приходится вводить ограничениянаскорость, при которой число сбоев на линии не выходит за приемлемое (модем — интеллектуальное устройство, которое отслеживает сбои и либо повторяет передачу информации небольшими блоками до успешного конца, либо прерывает ее). В российских городских сетях приемлемая скорость передачи невелика и составляет 2400-14400 бит/с (максимальная скорость модемной связи на момент написания этой книги равна 54000 бит/с). В будущем цифровая связь может сделать ненужной анало-го-цифровые преобразователи и модемы (по крайней мере, в их нынешнем виде).

Поскольку сеть объединяет компьютеры различных типов, работающие в разнородных ОС, важнейшим моментом при организации сети является система протоколов. Протокол — совокупность правил, согласно которым компьютеры взаимодействуют между собой. Различные компьютеры сети могут использовать совершенно разные программные средства, лишь бы пересылаемые данные соответствовали правилам протоколов. Международный стандарт OSI/ISO (OSI — Open Systems Interconnect, ISO — название международной организации по стандартизации) предусматривает 7 уровней протоколов, в числе которых отметим протоколы сетевого уровня, обеспечивающие сетевые режимы передачи данных (самый распространенный из них называется Х.25), транспортные протоколы, отвечающие за обмены между разными хост-машинами сети. При этом обмен ведется чаще всего пакетами, т.е. группами сообщений. Прикладные протоколы обслуживают задачи пользователя по передаче данных и доступу к сетевым ресурсам. Межсетевые протоколы позволяют организовать пересылку сообщений между разными глобальными сетями. Самый популярный из них IP (Internet Protocol) задействован в гигантской мировой суперсети Internet.

Важную роль в глобальных сетях играют, так называемые, маршрутизаторы (роу-теры) — мощные компьютеры или специализированные интеллектуальные устройства, соединяющие между собой различные сети или участки сети. Впрочем, иногда маршрутизатором называют и программу, функционирующую на сетевом компьютере.

ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА

Исторически первый и наиболее распространенный вид работы в телекоммуникационных сетях -межперсональный обмен текстовыми сообщениями, известный под названием «электронная почта» (или E-mail). Как и при обычной почтовой связи, здесь происходит обмен сообщениями, но не на бумаге, а в виде файлов. Преимущества электронной почты над обычной велики: многократно большая скорость доставки информации (так, сообщение из России в США обычно доставляется не более, чем за 2 часа), компьютерная подготовка сообщений, передача информации в виде, допускающем последующую ее компьютерную обработку получателем (редактирование, помещение в различные документы, базы данных и т.д.).

Система электронной почты организуется как совокупность региональных узловых станций, периодически связывающихся друг с другом для обмена корреспонденцией, для чего могут использоваться различные каналы связи. Для того, чтобы попасть с машины А на машину В, сообщение может проходить через несколько промежуточных узлов. На каждом узле работают специальные программы, которые получают сообщение и разбираются, куда его отправлять дальше.

Абоненты электронной почты обслуживаются «электронными узлами связи». Для обмена корреспонденцией между абонентом и узлом, как правило, используется обычная телефонная линия.

Абонентская станция состоит из персонального компьютера и модема. Каждый пользователь имеет свой почтовый ящик с уникальным адресом. Все письма, посланные по этому адресу, попадают в почтовый ящик пользователя. Пользователь может просмотреть, уничтожить или сохранить письма. Естественно, любой пользователь может послать письмо по любому адресу или сразу по нескольким адресам.

В отличие от других способов обмена информацией между ЭВМ, система электронной почты дает возможность такого обмена с любой удаленной машиной при фактической связи только с ближайшим узлом системы. Послание хранится на сервере получателя до того момента, когда он выйдет на связь. При этом, может возникнуть значительная транспортная задержка: от нескольких часов до нескольких суток.

Сообщение состоит из текста, который надо передать адресату, и заголовка, который приписывается в начале сообщения и содержит несколько строчек необходимой информации об этом сообщении: дату отправления, адрес, обратный адрес, тему сообщения и другие. Рассмотрим пример почтового сообщения:

From insvch!kiae!gateway.mgn.chel.su!mgpi.mgn.chel.su!mgpi Wed Jan 11 11:26:32 1995

Received: by vgpi.voronezh.su (UUPC/a v5.09gamma, 14Mar93); Wed, 11 Jan 1995 11:26:32 +0300

Received: by insvch.voronezh.su; Tue, 10 Jan 95 17:46:15 +0300

Received: from mgn.chel.su (gateway.mgn.chel.su) by sequent.kiae.su with SMTPid AA05915

(5.65.kiae-2 for

); Tue, 10 Jan 1995 17:20:08 +0300

Received: from mgpi.UUCP by mgn.chel.su with UUCP id TAA02156; (8.6.5) Tue, 10 Jan 1995

19:17:47+0500

Received: by mgpi.mgn.chel.su (UUPC/@ v5.09gamma, 14Mar93); Tue, 10 Jan 1995 15:26:43 +0500

To: mog@vgpi.voronezh.su Message-Id:

Organization: Pedagogical Institute

From: mgpi@mgpi.mgn.chel.su (Vadim Bavazitov) Date: Tue, 10 Jan 95 15:26:42 +0500

X-Mailer: BML [MS/DOS Beauty Mail v.L36]

Return-Receipt-To: mgpi@mgpi.mgn.chel.su

Subject: Re: Поздравления с Новым Годом!

Lines: 5

Уважаемый Александр Владимирович!

Поздравляю Вас с наступившим Новым Годом! Я надеюсь, Вы не забыли о моей просьбе (об АСУ ВУЗ).

С уважением БаязнтовВ.З.

Здесь первые четырнадцать строчек составляют заголовок. Заметим, что каждая из строк заголовка имеет вид

название:текст

Названия строк заголовка расшифровываются так:

Received:

— отметка о прохождении через машину (почтовый штемпель). У нашего письма таких отметок пять, значит, по пути оно прошло через пять машин, и каждая из них обозначила, когда оно проходило.

Date:

— время отправления письма; оно указывается в стандартном формате, поскольку большинство почтовых систем умеют сортировать сообщения по времени, если потребуется.

From:

-адрес отправителя и обратный адрес, отделен угловыми скобками. Message-Id:

— внутренний идентификатор сообщения: присваивается почтовой системой отправителя. Каждому письму присваивается уникальный — единственный в мире! — идентификатор. Его можно использовать для ссылок на письмо, как исходящий номер.

То:

— адрес получателя.

Subject:

— тема сообщения. Пометка Re: обозначает, что это сообщение — ответ (от слова reply) на другое сообщение. У исходного сообщения и у ответа строка Subject: одна и та же. При составлении автором ответа почтовая система автоматически взяла тему из исходного сообщения. Это удобно, когда идет длинный разговор на одну тему. Можно потребовать, чтобы почтовая система отсортировала сообщения по темам, и освежить в памяти предыдущие фразы этого разговора. Составляя сообщение, надо стараться в этой строке указать короткое и как можно более информативное описание темы сообщения.

Status:

— статус сообщения; почтовая система помечает для себя, что сообщение уже прочитано, чтобы второй раз не предложить его как новое.

Бывает еще несколько видов строк заголовка (не все они обязательно должны быть). Некоторые строки почтовые системы добавляют автоматически (Received:, Date:), другие задает сам автор письма (То:, Subject:).

Остановимся более подробно на том, как указать в сообщении адрес, чтобы почтовые системы его поняли и доставили письмо по назначению. Рассмотрим адресизприведенного выше примера:

mog@vgpi.voronezh.su

Он состоит из адреса машины и имени адресата, которое отделено знаком @. Слева от @ стоит имя адресата, точнее, имя файла — почтового ящика на его машине, из которого он забирает письма. Обычно пользователь называет свой почтовый ящик тем же именем, под которым он зарегистрирован в системе. Чаще всего это имя, фамилия или инициалы.

Часть справа от @ называется доменом и описывает местонахождение этого почтового ящика (машину или организацию). Рассматривая домен справа налево и разбив его по точкам на отдельные слова, получим поддомены. поочередно уточняющие. где этот почтовый ящик искать. Самый правый поддомен (в нашем случае su) называется доменом верхнего уровня и чаще всего обозначает код страны, в которой находится адресат. Код su сохранился от названия «СоветскийСоюз», а, например, код uk обозначает Великобританию, fr — Францию и т.д.

Домен верхнего уровня — не всегда код страны. В Соединенных Штатах встречаются такие, например, домены верхнего уровня, как edu — научные и учебные организации, или gov — правительственные учреждения: lamaster@george.arc.nasa.gov. Также можно встретить домен верхнего уровня, обозначающий название сети, в которой находится адресат, например,bitnet: DLV@cunyvmsl.bitnet.

Поддомены, расположенные правее домена верхнего уровня, уточняют положение адресата внутри этого домена. В нашем первом примере mog@vgpi.voronezh.su поддомен voronezh обозначает город Воронеж, a vgpi — организацию в Воронеже (Воронежский государственный педагогический институт).

Сеть RELCOM поддерживает стандарт RFC822, поэтому адрес пользователя на машине в сети RELCOM можно писать в доменной форме. У всех адресов в RELCOM домен верхнего уровня — это код страны su (или ru от Russia — Россия). Домены первого уровня обычно обозначают город, например, msk (Москва), spb (Санкт-Петербург), nsk (Новосибирск); встречаются домены первого уровня, обозначающие организацию (kiae, demos).

С помощью электронной почты можно пересылать не только текст, но и двоичные файлы — программы, графические файлы, архивы и т.д. Поскольку, гарантируется прохождение по сетям лишь символов с кодами от 0 до 127 (и лишь в некоторых случаях до 255), двоичные файлы должны быть перекодированы в текст из символов в этом диапазоне кодов. Распространенная система кодировки предоставляется утилитами uuencode.exe и uudecode.exe.

Запуск программы uuencode осуществляется командой с параметрами:

uuencode [-][] После запуска создается текстовый файл примерно с таким содержимым:

section I of uuencode5.25 of file uuencode.exe by R.E.M.

begin 644 my_prog.exe

M35J=’l,»0»'(4)__]:-@#_4@»»\!4$M,251%($-0

M.3’M.3(@4$M705)%($EN8RX@06QL(%)I9VAT

…

L7!QI’X«QR’ (L

end

sum -r/size 37949/13297 section (from«begin» to «end»)

sum -r/size 38958/9629 entire input file ;

Здесь в первой строке содержится информация о версии перекодирующей программы и номере секции перекодированного файла (большие файлы разбиваются на секции для удобства пересылки по электронной почте).

В строке со словом begin указывается имя исходного двоичного файла. Затем, до слова end, идут символы-коды. В конце пись�