Сетевые протоколы и построение сетей

Представительный уровень

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, например кодов ASCII и EBCDIC. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Прикладной уровень

Прикладной уровень (Application layer) - это  в действительности просто набор  разнообразных протоколов, с помощью  которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким  как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

 

4. Пример построения сети на основе сетевых протоколов

Сеть на основе Hart-протокола

HART-протокол (англ. Highway Addressable Remote Transducer Protocol) — цифровой промышленный  протокол передачи данных, попытка  внедрить информационные технологии  на уровень полевых устройств .Описанный обмен информацией между двумя устройствами  (типа «точка-точка») является наиболее типичным применением HART-протокола .Однако HART-устройство могут быть объединены в сеть .Для этого используют только цифровую часть HART-протокола , без аналоговой, а информация передаётся в форме тока, что позволяет соединять HART устройства параллельно. Максимальное количество устройств в сети может составлять 15, если не использовать HART-повторители (ретрансляторы, репитеры). HART-сеть может иметь произвольную топологию, поскольку при малых скоростях передачи (1200 бит/с) эффектов, характерных для длинных линий, не возникает. Этим же объясняются крайне низкие требования к полосе пропускания кабеля (2,5 кГц по уровню 3 дБ). Такой полосе соответствует постоянная времени линии передачи 65 мкс, то есть при сопротивлении линии  250 Ом её ёмкость может достигать 0,26 мкФ, что соответствует длине кабеля около 2….3 км.В сети могут быть два ведущих устройства, одним из которых является контроллер, вторым – ручной коммуникатор, используемый для считывани показаний и установки параметров HART-устройств. Коммуникатор может быть подключен в любом месте сети, но обычно доступными являются только клеммы датчиков или коммутационные клеммы в монтажном шкафу.

Сеть допускает «горячую»  замену или добавление новых устройств (то есть без отключение питания). В случае сбоя, например при случайном коротком замыкании, сеть повторяет невыполненые операции обмена.

В HART-сетитолько один узел может посылать сигнал, в это время остальные «слушают» линию. Инициирует процедуру обмена ведущие устройства (контроллер или ручной коммуникатор). Ведомые получают команду и посылают ответ от неё. Каждое ведомое устройство имеет персональный сетевой адрес, который включается в сообщение ведущего устройства. Адрес имеет длину 4 бита или 38 бит. Имеется также второй способ адресации – с помощью тегов (идентификаторов, назначаемых пользователем). Каждая команда или ответ на неё называется сообщением и имеет длину от 10…12 байт до 20…20 байт. Сообщение начинается с преамбулы и заканчивается контрольной суммой.

Преамбула представляет собой последовательность единиц и  предназначена для синхронизации  приёмника с передатчиком. Длина  преамбулы зависит от требований ведомого устройства. Когда ведущее  устройство выполняет обмен с  ведомым первый раз, оно посылает максимально длинную преамбулу, чтобы обеспечить надежную синхронизацию. В ответе ведомого содержится требование к длине преамбулы. Это длина сохраняется в памяти ведущего устройства и используется в последующих сообщениях. Поскольку различные ведомые могут иметь различные требования к преамбулам, ведущий формирует в своей памяти таблицу преамбул. В настоящее время все новые устройства имеют преамбулу длиной 5 байт.

Ведомое устройство может  быть защищено от записи, обычно это  выполняется с помощью переключателя на плате.

Контрольная сумма используется для обнаружения ошибок в данных. Если ошибка обнаружена, обычно выполняется  повторный обмен сообщениями.

Ведомое устройво может  иметь режим ускоренной передачи (burst mode), при котором оно периодически посылает ответ на ранее принятую команду, хотя ведущий не посылает её повторно. Это сделано для увеличения частоты получения значений измеряемой величины от датчика (до 3…4 раз в секунду) в случаи необходимостию Только одно устройство может находится в таком режиме ( его ещё называют монопольным), поскольку линия передачи  оказывается занята. После выключения и повторного включения питания ведомое устройство остаётся в монопольном режиме, и перевести его в обычный режим можно только командами которые посылают в паузах между переидическими ответами ведомого устройства.

Сеть на основе HART-протокола может подключаться к другим сетям (Modbus, PROFIBUS, Enhernet) с помощью соответствующих шлюзов. В сети широко используются мультиплексоры, позволяющие подключить к одному контроллеру несколько HART-сетей и одновременно выполнить роль шлюза. Для подключения сети или HART-интерфейс, который выпускается рядом производителей. Программный доступ  SCADA  к HART-устройствам выполняется с помощью HART OPC-сервера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

 

В данной курсовой работе была рассмотрена тема «Сетевые протоколы  и построение сетей». Основной целью  данной курсовой работы было расскрыть  содержание сетевых протоколов и  построение сетей, раскрыть назначение сетевых протоколов, виды, привести классификацию сетевых протоколов и пример построения сети на основе одного из сетевых протоколов.

Таким образом, сетевой протокол — набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Наиболее известные  протоколы, используемые в сети Интернет:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) —  это протокол передачи гипертекста.

FTP (File Transfer Protocol) — это  протокол передачи файлов со  специального файлового сервера на компьютер пользователя.

POP (Post Office Protocol) — это  стандартный протокол почтового  соединения.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) —  протокол, который задает набор  правил для передачи почты.

uucp (Unix to Unix Copy Protocol) — это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты.

telnet — это протокол  удаленного доступа.

Для классификации сетевых  протоколов применяют так называемую эталонную семиуровневую модель OSI.

Модель разбивает сетевые протоколы на семь уровней:

 Физический уровень (Physical layer);

 Канальный уровень  (Data Link layer);

 Сетевой уровень  (Network layer);

 Транспортный уровень  (Transport layer);

 Сеансовый уровень  (Session layer);

 Уровень представления (Presentation layer);

 Уровень приложения (Application layer).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемых источников

 

1. Компьютерные сетию. 5-е издание Таненбаум Э.С. , Уэзеролл Д. изд-во «Питер», 2012 г. 960 ст.
2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для вузов. 4-е издание. Олифер Виктор, Олифер Наталья. Изд-во «Питер» 2012 г. 960 ст.
3. Современные беспроводные сети: состояние и перспективы развития. Генко И.Аю , Олейник В.Ф. , Чайка Ю.Д. , Бондаренко А.В. /Под ред. В.Ф.Олейника. Изд-во «ЭКСМО» 2009 г, 672 ст.