Теоретические основы информатики

3

Содержание

 

Введение

 

1 История развития протоколов  передачи данных

 

2 Развитие протоколов передачи данных

 

3 Основные протоколы передачи данных. Стеки протоколов. Привязка.

 

4 Модель  ISO/OSI

 

 

5 Уровни модели ISO/OSI

 

Заключение

 

Список использованных источников  

 

Приложение

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

 

«БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра Строительного материаловедения и технологий

 

 

 

 

Курсовая работа

 

Информатика

 

 

 

 

Теоретические основы информатики

 

КР-2069823-270800-21-12

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:                         Л.Е. Каурцева

студент гр. ПГС-12

 

Руководитель:                       А.М. Даминова

к.т.н., доцент

 

 

 

 

 

Братск 2012

 

Содержание

 

 

 

 

Введение

Благодаря возникновению и развитию сетей передачи данных появился новый, высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Первоначально сети использовались главным образом для научных исследований, но затем они стали проникать буквально во все области человеческой деятельности. При этом большинство сетей существовало совершенно независимо друг от друга, решая конкретные задачи для конкретных групп пользователей. В соответствии с этими задачами выбирались те или иные сетевые технологии и аппаратное обеспечение. Построить универсальную физическую сеть мирового масштаба из однотипной аппаратуры просто невозможно, поскольку такая сеть не могла бы удовлетворять потребности всех ее потенциальных пользователей. Одним нужна высокоскоростная сеть для соединения машин в пределах здания, а другим - надежные коммуникации между компьютерами, разнесенными на сотни километров. Тогда возникла идея объединить множество физических сетей в единую глобальную сеть, в которой использовались бы как соединения на физическом уровне, так и новый набор специальных "соглашений" или протоколов. Эта технология, получившая название internet, должна была позволить компьютерам "общаться" друг с другом независимо от того, к какой сети и каким образом они подсоединены.

Осознав важность идеи internet, несколько правительственных организаций в США стали работать над ее реализацией. И наибольшего успеха в этом добилось агентство Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), создавшее стек протоколов TCP/IP. Возникший в конце 60-х гг. как проект объединения сетей нескольких крупных исследовательских организаций, в наше время TCP/IP стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом de facto для реализации глобальных сетевых соединений. Сеть Internet - это одна из реализаций технологии internet, которая объединяет около 10 млн. компьютеров по всему миру, которые взаимодействуют друг с другом с помощью стека протоколов TCP/IP.

Серия протоколов TCP/IP - яркий пример открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену). Это позволяет любому разработчику создавать свое программное обеспечение, необходимое для взаимодействия по Internet. TCP/IP привлекает своей масштабируемостью, предоставляя одинаковые возможности глобальным и локальным сетям.

 

 

 

1 История развития протоколов передачи данных

С каждым годом растет количество передаваемой информации, ширится сеть Интернет, растут предоставляемые услуги по использованию средств связи, появляются новые технологии, а что же происходит в России с ее огромными просторами и, доставшейся в наследство от СССР, устаревшей инфраструктурой кабельных сетей и связного оборудования (таблица 1). Рассмотрим историю возникновения протоколов передачи данных на примере сетей и модемов (диаграмма 1).

 

Год утверждения	Скорость ППД Международного союза электросвязи (бит/с)	Скорость фирменных ППД (бит/с)	Общая средняя скорость (бит/с)
1964	1200	9600	5400
1973	2400	9600	6000
1979	2400	16800	9600
1980	4800	21600	13200
1984	4800	10800	7800
1988	9600	14400	12000
1991	14400	21600	18000
1993	14400	19200	16800
1995	14400	23000	18700
1997	33600	28800	31200
1999	56700	59700	58200
2001	57700	61000	59350

Таблица 1- Общая средняя скорость протоколов передачи данных 1964-2001 гг

Таблица 1- Общая средняя скорость протоколов передачи данных 1964-2001 гг

 

 

 

Рисунок 1- Средняя скорость протоколов передачи данных

 

 

2 Развитие протоколов передачи данных

В 1993 для передачи информации использовались различные сети. Это Телефонная сеть общего пользования (ТфОП), Цифровая сеть делового обслуживания (ЦСДО) Искра-2, выделенные аналоговые каналы. В то время в качестве аппаратуры передачи данных использовались обычные 2-проводные модемы ничем не отличаемые от тех, которые можно было приобрести на рынке, например, Discovery 2400 CM/D. Этот модем поддерживал протокол передачи V.22 bis ,созданный в 1957 году, и протокол сжатия MNP-5 и протокол коррекции ошибок MNP-4. Восемь лет назад эта был неплохой модем и было бы также неплохо, если бы он работал на максимальной скорости, но, к сожалению, дела обстояли не очень хорошо. Соединение часто рвалось, качество передаваемой информации было низко, да и скорость не всегда соответствовала максимальной. В чем же были причины этого, прежде всего, конечно, в каналах связи и самое главное в прямых проводах, которые шли от АТС (автоматическая телефонная станция) или МТС (междугородняя телефонная станция) до пользователя.

Спустя некоторое время после выхода протокола V.32 bis в нашей стране появились модемы, обеспечивающие максимальную скорость 14400 бит/с. Были приобретены модемы поддерживающие данный протокол. Это были Unicom 1414 VQE, USRobotics, ZyXEL. Кроме этого протокола последние содержали и фирменные, такие как HST и ZyX. Перечисленные выше модемы позволяли работать со скоростями до 14400 – 16800 бит/с, но в реальности скорость передачи данных редко превышала 4800 – 9600 бит/с.

Как видно из таблицы 2, первые протоколы имели низкую скорость передачи данных, что обуславливалось, тем, что в пору их создания, существующие телефонные сети обладали рядом характеристик, которые не позволяли передавать по ним информацию с большей скоростью [3]. 

 

Таблица 2 - Протоколы передачи данных Международного союза электросвязи 

Стандарт	Год  утверждения	Максимальная  скорость, бит/с	Дуплекс/  полудуплекс	Коммутируемые/  выделенные	Тип  модуляции
V.21	1964/1984	200/300	FDX(FDM)	PSTN	FSK
V.22	1980/1988	1200	FDX(FDM)	PSTN	DPSK
V.22 bis	1984/1988	2400	FDX(FDM)	PSTN	QAM
V.23	1964/1988	1200	HDX	PSTN	FSK
V.26	1968/1984	2400	HDX	Private	DPSK
V.26 bis	1972/1984	2400	HDX	PSTN	DPSK
V.26 ter	1984/1988	2400	FDX(EC)	PSTN	DPSK
V.27	1972/1984	4800	HDX	Private	DPSK
V.27 bis	1976/1984	4800	HDX	Private	DPSK
V.27 ter	1976/1984	4800	HDX	PSTN	DPSK
V.29	1976/1988	9600	HDX	Private	QAM
V.32	1984/1988	9600	FDX(EC)	PSTN	QAM/TCM
V.33	1985/1988	14400	FDX	Private	TCM
V.17	1991	14400	FDX(EC)	PSTN	TCM
V.32 bis	1991	14400	FDX(EC)	PSTN	TCM
V.34	1996	33600	FDX	PSTN	QAM
V.90	1998	56700/33600	FDX	PSTN	PCM/QAM
V.92	2000	56700/48000	FDX	PSTN	PCM

 

 

Оборудование, используемое на сетях связи, в большинстве своем было аналоговое, что вносило следующие негативные характеристики:

• ограничение полосы пропускания канала. Эта характеристика связана с завалами частоты на краях канала, кроме того, его ширина могла значительно уменьшится при неоднократном прохождении через участки НЧ (низкочастотный) переприема. Этот параметр характерен для каналообразующей аппаратуры с частотным разделением каналов (ЧРК), в частности К-60П. Стандартно канал ТЧ имеет полосу пропускания от 300 до 3400 Гц. При 12 транзитных участках с аппаратурой К-60П эффективно передаваемая полоса сужается до пределов 450 - 2850 Гц.
• сдвиг частоты. Он вызывается отсутствием синхронизма между задающими генераторами в оконечных устройствах аппаратуры с ЧРК.
• неравномерность группового времени прохождения (ГВП). Это проявляется в виде неодновременности прихода боковых полос к приемнику, что препятствует восстановлению сигнала.
• импульсные помехи. Они могут быть связаны с коммутационным оборудованием, перекрестными наводками от вызывных импульсных токов.
• перерывы связи. Они вызываются плохими контактами в разъемах, реле, искателях, что характерно для декадно-шаговых автоматических телефонных станций (АТСДШ).

В связи с перечисленным выше первые протоколы разрабатывались для ограниченной полосы частот, на которой такие мешающие факторы, как ГВП и сужение полосы пропускания, не оказывали значительного влияния. В качестве вида модуляции использовалась частотная и фазоразностная. В качестве протоколов использующих этот вид модуляции можно привести V.21 - V.27, а также протоколы AT&T, приведенные в таблице 2. Так как на выделенных каналах не используется коммутация, то и качество передаваемой информации на них значительно превосходит коммутируемую сеть, так и появился протокол V.29, который использует квадратурную амплитудную модуляцию и большую, нежели низшие протоколы полосу частот.

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 - Протоколы передачи данных AT&T  

Стандарт	Максимальная  скорость, бит/с	Дуплекс/  полудуплекс	Коммутируемые/  выделенные	Тип  модуляции
Bell 103J	300	FDX(FDM)	PSTN	FSK
Bell 108	300	FDX(FDM)	PSTN	FSK
Bell 113	300	FDX(FDM)	PSTN	FSK
Bell202	1200	FDX(FDM)	Private	DPSK
Bell212A	1200	FDX(FDM)	PSTN	DPSK
Bell 201	2400	HDX	PSTN	DPSK
Bell 208	4800	HDX	Private	QAM

 

 

 

 

 

 

 

Время шло, шло развитие коммутационного и каналообразующего оборудование, а также развитие микропроцессоров, как следствие улучшаются характеристики каналов связи, а значит, появляется возможность создания более высокоскоростных модемов [1] (таблица 3). Но замена каналообразующего оборудования происходила не в один момент, и поэтому выпуск более скоростных протоколов, таких как V.33 для выделенных каналов и V.32, V.32 bis для ТфОП, был нацелен все еще на то, чтобы использовать не всю возможную полосу частот каналов ТЧ, а только ее часть – от 600 до 3000 Гц [2]. Этим страдали и другие фирменные протоколы:

• Express 96 "Ping Pong Protocol". Этот протокол появился в модемах Hayes в 1987 году марки Smartmodem 9600. Модем использовал частный протокол модуляции, называемый Express 96 (также известный как Hayes " Ping Pong Protocol"). По своей сути он был близок к V.32. На сегодняшний день он не используется.
• CompuCom CSP. В то время, когда каждый изготовитель модема переходил на V.32, компания CompuCom в 1991 году выпустила модем SpeedModem Champ. Это был модем со скоростью 9600 бит/с с частным протоколом модуляции, называемым CSP. SpeedModem Champ был модемом с частным протоколом, который стоит меньше, чем модем с V.32. CompuCom распалась в 1992 году.
• HST. Протокол HST разработан фирмой U.S.Robotics и реализован в модемах фирмы серии Courier в 1989 году.

 

Таблица 4 - Фирменные протоколы передачи данных

Стандарт	Год  утверждения	Максимальная  скорость, бит/с	Дуплекс/  полудуплекс	Коммутируемые/  выделенные	Тип  модуляции
CSP	1991	9600	FDX(EC)	PSTN	QAM/TCM
Express96	1987	9600	FDX(EC)	PSTN	QAM/TCM
V.32 ter	1993	19200/16800	FDX(EC)	PSTN	TCM
V.32 ter/ASL		21600	FDX(EC)	PSTN	TCM
ZyX		19200/16800	FDX(EC)	PSTN	TCM
HST	1992	16800/14400	FDX	PSTN	TCM
HST/ASL		21600	FDX	PSTN	TCM
PEP	1988	19200	HDX	PSTN	QAM
TurboPEP		23000	HDX	PSTN	TCM
V.fast	1994	28800	FDX	PSTN	TCM
X2	1997	56700/33600	FDX	PSTN	PCM/QAM
K56Flex	1997	56700/33600	FDX	PSTN	PCM/QAM