Νέες τεχνολογίες μετάδοσης πληροφοριών. Τεχνολογίες για τη μετάδοση πληροφοριών στο SAN Βασικές τεχνολογίες για τη μετάδοση πληροφοριών

Σχεδόν κάθε σύγχρονη εταιρεία έχει ανάγκη να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των δικτύων και της τεχνολογίας συστημάτων υπολογιστών. Μία από τις απαραίτητες προϋποθέσεις για αυτό είναι η ομαλή μεταφορά πληροφοριών μεταξύ διακομιστών, αποθήκευσης δεδομένων, εφαρμογών και χρηστών. Είναι η μέθοδος μεταφοράς δεδομένων σε πληροφοριακά συστήματα που συχνά γίνεται εμπόδιο απόδοσης, αναιρώντας όλα τα πλεονεκτήματα των σύγχρονων διακομιστών και συστημάτων αποθήκευσης. Οι προγραμματιστές και οι διαχειριστές συστημάτων προσπαθούν να εξαλείψουν τα πιο προφανή σημεία συμφόρησης, αν και γνωρίζουν ότι μόλις αφαιρεθεί ένα σημείο συμφόρησης σε ένα μέρος του συστήματος, εμφανίζεται σε ένα άλλο.

Για πολλά χρόνια, τα σημεία συμφόρησης εμφανίζονταν κυρίως σε διακομιστές, αλλά καθώς οι διακομιστές εξελίχθηκαν στη λειτουργικότητα και την τεχνολογία, άρχισαν να μετακινούνται σε δίκτυα και συστήματα αποθήκευσης που συνδέονται με το δίκτυο. Πρόσφατα, έχουν δημιουργηθεί πολύ μεγάλες συστοιχίες αποθήκευσης, οι οποίες μετακινούν τα σημεία συμφόρησης πίσω στο δίκτυο. Η ανάπτυξη και η συγκέντρωση δεδομένων, καθώς και οι απαιτήσεις εύρους ζώνης των εφαρμογών επόμενης γενιάς, συχνά καταναλώνουν όλο το διαθέσιμο εύρος ζώνης.

Όταν ένας διευθυντής υπηρεσιών πληροφοριών βρίσκεται αντιμέτωπος με το καθήκον να δημιουργήσει ένα νέο ή να επεκτείνει ένα υπάρχον σύστημα επεξεργασίας πληροφοριών, ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα για αυτόν θα είναι η επιλογή της τεχνολογίας μετάδοσης δεδομένων. Αυτό το πρόβλημα περιλαμβάνει την επιλογή όχι μόνο της τεχνολογίας δικτύου, αλλά και του πρωτοκόλλου για τη σύνδεση διαφόρων περιφερειακών συσκευών. Οι πιο δημοφιλείς λύσεις που χρησιμοποιούνται ευρέως για την κατασκευή δικτύων αποθήκευσης SAN (Storage Area Network) είναι το Fiber Channel, το Ethernet και το InfiniBand.

Τεχνολογία Ethernet

Σήμερα, η τεχνολογία Ethernet κατέχει ηγετική θέση στον τομέα τοπικών δικτύων υψηλής απόδοσης. Σε όλο τον κόσμο, οι επιχειρήσεις επενδύουν σε συστήματα καλωδίωσης και εξοπλισμό για Ethernet και στην εκπαίδευση του προσωπικού. Η ευρεία χρήση αυτής της τεχνολογίας μας επιτρέπει να διατηρούμε χαμηλές τιμές στην αγορά και το κόστος υλοποίησης κάθε νέας γενιάς δικτύων τείνει να μειώνεται. Η συνεχής αύξηση του όγκου της κίνησης στα σύγχρονα δίκτυα αναγκάζει τους χειριστές, τους διαχειριστές και τους αρχιτέκτονες εταιρικών δικτύων να εξετάσουν ταχύτερες τεχνολογίες δικτύου για να λύσουν το πρόβλημα της έλλειψης εύρους ζώνης. Η προσθήκη του προτύπου Ethernet 10 Gigabit στην οικογένεια Ethernet επιτρέπει την υποστήριξη νέων εφαρμογών έντασης πόρων σε τοπικά δίκτυα.

Έχοντας εμφανιστεί πριν από περισσότερο από ένα τέταρτο του αιώνα, η τεχνολογία Ethernet έγινε σύντομα κυρίαρχη στην κατασκευή τοπικών δικτύων. Χάρη στην ευκολία εγκατάστασης και συντήρησης, την αξιοπιστία και το χαμηλό κόστος εφαρμογής, η δημοτικότητά του έχει αυξηθεί τόσο πολύ που σήμερα μπορούμε να πούμε με ασφάλεια ότι σχεδόν όλη η κίνηση στο Διαδίκτυο ξεκινά και τελειώνει σε δίκτυα Ethernet. Το πρότυπο IEEE 802.3ae 10-Gigabit Ethernet, που εγκρίθηκε τον Ιούνιο του 2002, σηματοδότησε ένα σημείο καμπής στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας. Με την έλευση του, το εύρος της χρήσης Ethernet επεκτείνεται στην κλίμακα των μητροπολιτικών δικτύων (MAN) και δικτύων ευρείας περιοχής (WAN).

Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες της αγοράς που σύμφωνα με τους αναλυτές του κλάδου ωθούν την τεχνολογία 10-Gigabit Ethernet στο προσκήνιο. Στην ανάπτυξη των τεχνολογιών δικτύου, η εμφάνιση μιας συμμαχίας αναπτυξιακών εταιρειών έχει ήδη γίνει παραδοσιακή, κύριο καθήκον της οποίας είναι η προώθηση νέων δικτύων. Το 10-Gigabit Ethernet δεν αποτέλεσε εξαίρεση. Η προέλευση αυτής της τεχνολογίας ήταν η 10-Gigabit Ethernet Alliance (10 GEA), η οποία περιλάμβανε βιομηχανικούς γίγαντες όπως η 3Com, η Cisco, η Nortel, η Intel, η Sun και πολλές άλλες (περισσότερες από εκατό) εταιρείες. Ενώ σε προηγούμενες εκδόσεις του Fast Ethernet ή του Gigabit Ethernet, οι προγραμματιστές δανείστηκαν ορισμένα στοιχεία άλλων τεχνολογιών, οι προδιαγραφές του νέου προτύπου δημιουργήθηκαν σχεδόν από την αρχή. Επιπλέον, το έργο 10-Gigabit Ethernet επικεντρώθηκε σε μεγάλα δίκτυα μεταφορών και κορμού, για παράδειγμα, σε κλίμακα πόλης, ενώ ακόμη και το Gigabit Ethernet αναπτύχθηκε αποκλειστικά για χρήση σε τοπικά δίκτυα.

Το πρότυπο Ethernet 10 Gigabit προβλέπει τη μετάδοση ροής πληροφοριών με ταχύτητες έως και 10 Gbit/s μέσω οπτικού καλωδίου μονής και πολλαπλής λειτουργίας. Ανάλογα με το μέσο μετάδοσης, η απόσταση μπορεί να είναι από 65 m έως 40 km. Το νέο πρότυπο έπρεπε να εξασφαλίσει την εκπλήρωση των ακόλουθων βασικών τεχνικών απαιτήσεων:

• αμφίδρομη ανταλλαγή δεδομένων σε λειτουργία διπλής όψης σε δίκτυα τοπολογίας από σημείο σε σημείο.
• υποστήριξη για ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων 10 Gbit/s σε επίπεδο MAC.
• Προδιαγραφή φυσικού επιπέδου LAN PHY για σύνδεση σε τοπικά δίκτυα, που λειτουργούν στο επίπεδο MAC με ρυθμό μεταφοράς δεδομένων 10 Gbit/s.
• προδιαγραφή του φυσικού επιπέδου WAN PHY για σύνδεση σε δίκτυα SONET/SDH, που λειτουργεί στο επίπεδο MAC με ρυθμό μεταφοράς δεδομένων συμβατό με το πρότυπο OC-192.
• τον καθορισμό ενός μηχανισμού για την προσαρμογή του ρυθμού δεδομένων του επιπέδου MAC στον ρυθμό δεδομένων WAN PHY.
• υποστήριξη για δύο τύπους καλωδίων οπτικών ινών - single-mode (SMF) και multi-mode (MMF).
• Προδιαγραφές διεπαφής ανεξάρτητων μέσων XGMII*.
• συμβατό προς τα πίσω με προηγούμενες εκδόσεις του Ethernet (διατήρηση μορφής πακέτου, μέγεθος κ.λπ.).

*Το XG εδώ σημαίνει 10 Gigabit και το MII σημαίνει Media Independent Interface.

Θυμηθείτε ότι το πρότυπο 10/100 Ethernet ορίζει δύο λειτουργίες: half-duplex και full-duplex. Το Half-duplex στην κλασική έκδοση περιλαμβάνει τη χρήση ενός κοινόχρηστου μέσου μετάδοσης και του πρωτοκόλλου CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection). Τα κύρια μειονεκτήματα αυτού του τρόπου λειτουργίας είναι η απώλεια απόδοσης καθώς αυξάνεται ο αριθμός των σταθμών που λειτουργούν ταυτόχρονα και οι περιορισμοί απόστασης που σχετίζονται με το ελάχιστο μήκος πακέτου (64 byte). Η τεχνολογία Gigabit Ethernet χρησιμοποιεί μια τεχνική επέκτασης φορέα για να διατηρεί το μήκος του πακέτου στο ελάχιστο, επεκτείνοντάς το στα 512 byte. Επειδή το πρότυπο Ethernet 10 Gigabit εστιάζει σε συνδέσεις κορμού από σημείο σε σημείο, η λειτουργία ημιαμφίδρομης λειτουργίας δεν περιλαμβάνεται στις προδιαγραφές του. Επομένως, σε αυτήν την περίπτωση, το μήκος του καναλιού περιορίζεται μόνο από τα χαρακτηριστικά του φυσικού περιβάλλοντος που χρησιμοποιείται από τις συσκευές λήψης/εκπομπής, την ισχύ του σήματος και τις μεθόδους διαμόρφωσης. Η απαραίτητη τοπολογία μπορεί να παρασχεθεί, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας διακόπτες. Η μετάδοση διπλής όψης καθιστά επίσης δυνατή τη διατήρηση ενός ελάχιστου μεγέθους πακέτου 64 byte χωρίς τη χρήση τεχνικών εξάπλωσης φορέα.

Σύμφωνα με το μοντέλο αναφοράς Open Systems Interconnection (OSI), η τεχνολογία δικτύου ορίζεται από δύο κατώτερα επίπεδα: φυσικό (Επίπεδο 1, Φυσικό) και σύνδεσμο δεδομένων (Επίπεδο 2, Σύνδεσμος δεδομένων). Σε αυτό το σχήμα, το επίπεδο φυσικής συσκευής Ethernet (PHY) αντιστοιχεί στο επίπεδο 1 και το επίπεδο ελέγχου πρόσβασης μέσων (MAC) αντιστοιχεί στο επίπεδο 2. Με τη σειρά τους, καθένα από αυτά τα επίπεδα, ανάλογα με την τεχνολογία που εφαρμόζεται, μπορεί να περιέχει πολλά υποστρώματα .

Το επίπεδο MAC (Έλεγχος πρόσβασης μέσων) παρέχει μια λογική σύνδεση μεταξύ των πελατών MAC των ομοτίμων σταθμών εργασίας. Οι κύριες λειτουργίες του είναι η προετοιμασία, η διαχείριση και η συντήρηση της σύνδεσης με έναν κόμβο δικτύου ομοτίμων. Προφανώς, ο κανονικός ρυθμός μεταφοράς δεδομένων από το επίπεδο MAC στο επίπεδο PHY για το πρότυπο Ethernet 10 Gigabit είναι 10 Gbps. Ωστόσο, το επίπεδο WAN PHY πρέπει να μεταδίδει δεδομένα με ελαφρώς χαμηλότερη ταχύτητα για να συντονιστεί με τα δίκτυα SONET OC-192. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός μηχανισμού δυναμικής προσαρμογής του διαστήματος μεταξύ πλαισίων, ο οποίος προβλέπει την αύξησή του κατά ένα προκαθορισμένο χρονικό διάστημα.

Το υποστρώμα Reconciliation (Εικ. 1) είναι η διεπαφή μεταξύ της σειριακής ροής δεδομένων του επιπέδου MAC και της παράλληλης ροής του υποστρώματος XGMII. Αντιστοιχίζει οκτάδες δεδομένων επιπέδου MAC σε παράλληλες διαδρομές XGMII. Το XGMII είναι μια διεπαφή 10 Gigabit ανεξάρτητη από το περιβάλλον. Η κύρια λειτουργία του είναι να παρέχει μια απλή και εύκολα υλοποιήσιμη διεπαφή μεταξύ της σύνδεσης δεδομένων και των φυσικών επιπέδων. Απομονώνει το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων από τις ιδιαιτερότητες του φυσικού επιπέδου και έτσι επιτρέπει στο πρώτο να εργαστεί σε ένα ενιαίο λογικό επίπεδο με διαφορετικές υλοποιήσεις του δεύτερου. Το XGMII αποτελείται από δύο ανεξάρτητα κανάλια λήψης και μετάδοσης, καθένα από τα οποία μεταδίδει 32 bit δεδομένων σε τέσσερις διαδρομές των 8 bit.

Ρύζι. 1. Επίπεδα Ethernet 10 Gigabit.

Το επόμενο μέρος της στοίβας πρωτοκόλλου σχετίζεται με το φυσικό επίπεδο 10 Gigabit Ethernet. Η αρχιτεκτονική Ethernet χωρίζει το φυσικό επίπεδο σε τρία υποστρώματα. Το PCS (Physical Coding Sublayer) εκτελεί κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση της ροής δεδομένων που προέρχεται από και προς το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων. Το υποστρώμα σύνδεσης με το φυσικό μέσο PMA (Physical Media Attachment) είναι ένας μετατροπέας παράλληλου σε σειριακό (εμπρός και ανάστροφος). Εκτελεί τη μετατροπή μιας ομάδας κωδικών σε μια ροή bit για σειριακή μετάδοση προσανατολισμένη στα bit και την αντίστροφη μετατροπή. Το ίδιο υποστρώμα παρέχει συγχρονισμό λήψης/μετάδοσης. Το υποστρώμα PMD (Physical Media Dependent) είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση σημάτων σε ένα δεδομένο φυσικό μέσο. Τυπικές λειτουργίες αυτού του υποεπιπέδου είναι ο σχηματισμός και η ενίσχυση σήματος, η διαμόρφωση. Διαφορετικές συσκευές PMD υποστηρίζουν διαφορετικά φυσικά μέσα. Με τη σειρά του, η εξαρτώμενη από τα μέσα διεπαφής MDI (Media Dependent Interface) καθορίζει τύπους υποδοχών για διαφορετικά φυσικά περιβάλλοντα και συσκευές PMD.

Η τεχνολογία Ethernet 10 Gigabit παρέχει χαμηλότερο κόστος ιδιοκτησίας από τις εναλλακτικές λύσεις, συμπεριλαμβανομένων των εξόδων απόκτησης και υποστήριξης, επειδή η υπάρχουσα υποδομή Ethernet των πελατών διαλειτουργεί εύκολα με αυτήν. Επιπλέον, το 10 Gigabit Ethernet απευθύνεται στους διαχειριστές με τη γνώριμη οργάνωση διαχείρισης και την ικανότητα αξιοποίησης της υπάρχουσας εμπειρίας αξιοποιώντας τις διαδικασίες, τα πρωτόκολλα και τα στοιχεία ελέγχου που έχουν ήδη αναπτυχθεί στην υπάρχουσα υποδομή. Αξίζει να υπενθυμίσουμε ότι αυτό το πρότυπο παρέχει ευελιξία στο σχεδιασμό συνδέσεων μεταξύ διακομιστών, μεταγωγέων και δρομολογητών. Έτσι, η τεχνολογία Ethernet προσφέρει τρία βασικά πλεονεκτήματα:

• ευκολία στη χρήση,
• υψηλή απόδοση,
• χαμηλό κόστος.

Είναι επίσης απλούστερο από ορισμένες άλλες τεχνολογίες, επειδή επιτρέπει σε δίκτυα σε διαφορετικές τοποθεσίες να συνδέονται μεταξύ τους ως μέρος ενός ενιαίου δικτύου. Η παροχή Ethernet αυξάνεται σταδιακά από 1 έως 10 Gbps, γεγονός που επιτρέπει την αποτελεσματικότερη χρήση της χωρητικότητας του δικτύου. Τέλος, ο εξοπλισμός Ethernet είναι γενικά πιο οικονομικός από τον παραδοσιακό εξοπλισμό τηλεπικοινωνιών.

Για να δείξουμε τις δυνατότητες της τεχνολογίας, ας δώσουμε ένα παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο Ethernet 10 Gigabit, μια ομάδα επιστημόνων που εργάζονται στο έργο της Ιαπωνικής Δεξαμενής Δεδομένων (http://data-reservoir.adm.s.u-tokyo.ac.jp) μετέφεραν δεδομένα από το Τόκιο στο Ερευνητικό Κέντρο που εδρεύει στη Γενεύη για Στοιχειώδης Φυσική Σωματίδια CERN. Η σύνδεση δεδομένων διέσχισε 17 ζώνες ώρας και κάλυψε 11.495 μίλια (18.495 χλμ.). Μια γραμμή Ethernet 10 Gigabit συνέδεσε υπολογιστές στο Τόκιο και τη Γενεύη ως μέρος του ίδιου τοπικού δικτύου. Το δίκτυο χρησιμοποιούσε οπτικό εξοπλισμό και διακόπτες Ethernet από τη Cisco Systems, τη Foundry Networks και τη Nortel Networks.

Τα τελευταία χρόνια, το Ethernet έχει επίσης αρχίσει να χρησιμοποιείται ευρέως από τηλεπικοινωνιακούς φορείς για τη σύνδεση αντικειμένων εντός της πόλης. Αλλά το Ethernet μπορεί να επεκταθεί ακόμη περισσότερο, καλύπτοντας ολόκληρες ηπείρους.

Κανάλι ινών

Η τεχνολογία Fiber Channel καθιστά δυνατή τη θεμελιώδη αλλαγή της αρχιτεκτονικής δικτύου υπολογιστών οποιουδήποτε μεγάλου οργανισμού. Το γεγονός είναι ότι είναι κατάλληλο για την εφαρμογή ενός κεντρικού συστήματος αποθήκευσης δεδομένων SAN, όπου οι μονάδες δίσκου και ταινίας βρίσκονται στο δικό τους ξεχωριστό δίκτυο, συμπεριλαμβανομένων γεωγραφικά πολύ μακριά από τους κύριους εταιρικούς διακομιστές. Το Fiber Channel είναι ένα πρότυπο σειριακής σύνδεσης σχεδιασμένο για επικοινωνίες υψηλής ταχύτητας μεταξύ διακομιστών, συσκευών αποθήκευσης, σταθμών εργασίας και διανομέων και μεταγωγέων. Σημειώστε ότι αυτή η διεπαφή είναι σχεδόν καθολική· χρησιμοποιείται όχι μόνο για τη σύνδεση μεμονωμένων μονάδων δίσκου και αποθηκευτικών χώρων δεδομένων.

Όταν εμφανίστηκαν τα πρώτα δίκτυα, σχεδιασμένα για τη σύνδεση υπολογιστών για κοινή εργασία, αποδείχθηκε ότι ήταν βολικό και αποτελεσματικό να φέρουμε τους πόρους πιο κοντά στις ομάδες εργασίας. Έτσι, σε μια προσπάθεια ελαχιστοποίησης του φόρτου δικτύου, οι συσκευές αποθήκευσης κατανεμήθηκαν ομοιόμορφα μεταξύ πολλών διακομιστών και επιτραπέζιων υπολογιστών. Υπάρχουν ταυτόχρονα δύο κανάλια μετάδοσης δεδομένων στο δίκτυο: το ίδιο το δίκτυο, μέσω του οποίου πραγματοποιείται η ανταλλαγή μεταξύ πελατών και διακομιστών, και το κανάλι μέσω του οποίου πραγματοποιείται ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ του διαύλου συστήματος του υπολογιστή και της συσκευής αποθήκευσης. Αυτό θα μπορούσε να είναι μια σύνδεση μεταξύ ενός ελεγκτή και ενός σκληρού δίσκου ή μεταξύ ενός ελεγκτή RAID και μιας συστοιχίας εξωτερικού δίσκου.

Αυτός ο διαχωρισμός καναλιών οφείλεται σε μεγάλο βαθμό σε διαφορετικές απαιτήσεις μεταφοράς δεδομένων. Σε ένα δίκτυο, η πρώτη προτεραιότητα είναι η παράδοση των απαραίτητων πληροφοριών σε έναν πελάτη από πολλές πιθανές, για τις οποίες είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν ορισμένοι και πολύ περίπλοκοι μηχανισμοί διευθυνσιοδότησης. Επιπλέον, το κανάλι δικτύου περιλαμβάνει σημαντικές αποστάσεις, επομένως μια σειριακή σύνδεση είναι προτιμότερη εδώ για μεταφορά δεδομένων. Αλλά το κανάλι αποθήκευσης εκτελεί μια εξαιρετικά απλή εργασία, παρέχοντας τη δυνατότητα ανταλλαγής με μια προηγουμένως γνωστή συσκευή αποθήκευσης δεδομένων. Το μόνο που απαιτείται από αυτόν είναι να το κάνει όσο πιο γρήγορα γίνεται. Οι αποστάσεις εδώ είναι συνήθως μικρές.

Ωστόσο, τα σύγχρονα δίκτυα αντιμετωπίζουν την πρόκληση της επεξεργασίας ολοένα και μεγαλύτερου όγκου δεδομένων. Οι εφαρμογές πολυμέσων υψηλής ταχύτητας και η επεξεργασία εικόνας απαιτούν πολύ υψηλότερες ταχύτητες εισόδου/εξόδου από ποτέ. Οι οργανισμοί αναγκάζονται να αποθηκεύουν αυξανόμενες ποσότητες δεδομένων στο διαδίκτυο, κάτι που απαιτεί αύξηση της χωρητικότητας της εξωτερικής μνήμης. Η ανάγκη για ασφαλή αντιγραφή τεράστιων όγκων δεδομένων απαιτεί τον διαχωρισμό των συσκευών δευτερεύουσας μνήμης σε όλο και μεγαλύτερες αποστάσεις από τους διακομιστές επεξεργασίας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αποδεικνύεται ότι ο συνδυασμός πόρων διακομιστή και αποθήκευσης σε ένα ενιαίο χώρο συγκέντρωσης για ένα κέντρο επεξεργασίας πληροφοριών που χρησιμοποιεί το Fiber Channel είναι πολύ πιο αποτελεσματικός από τη χρήση ενός τυπικού συνόλου δικτύου Ethernet και διεπαφής SCSI.

Το Ινστιτούτο ANSI κατέγραψε μια ομάδα εργασίας για την ανάπτυξη μιας μεθόδου ανταλλαγής δεδομένων υψηλής ταχύτητας μεταξύ υπερυπολογιστών, σταθμών εργασίας, υπολογιστών, συσκευών αποθήκευσης και συσκευών οθόνης το 1988. Και το 1992, οι τρεις μεγαλύτερες εταιρείες υπολογιστών - η IBM (http://www. .ibm.com ), Sun Microsystems (http://www.sun.com) και HP (http://www.hp.com) δημιούργησαν την ομάδα FSCI (Fiber Channel Systems Initiative), η οποία είχε ως αποστολή την ανάπτυξη μιας μεθόδου για γρήγορη μετάδοση ψηφιακών δεδομένων. Η ομάδα ανέπτυξε μια σειρά από προκαταρκτικές προδιαγραφές - προφίλ. Δεδομένου ότι τα καλώδια οπτικών ινών επρόκειτο να γίνουν το φυσικό μέσο για την ανταλλαγή πληροφοριών, η λέξη ίνα εμφανίστηκε στο όνομα της τεχνολογίας. Ωστόσο, λίγα χρόνια αργότερα, οι συστάσεις πρόσθεσαν τη δυνατότητα χρήσης χάλκινων συρμάτων. Στη συνέχεια, η επιτροπή ISO (Διεθνής Οργανισμός Προτύπων) πρότεινε την αντικατάσταση της αγγλικής ορθογραφίας με τη γαλλική ίνα, προκειμένου να μειωθούν κατά κάποιο τρόπο οι συσχετισμοί με το περιβάλλον οπτικών ινών, διατηρώντας σχεδόν την αρχική ορθογραφία. Όταν ολοκληρώθηκαν οι προκαταρκτικές εργασίες για τα προφίλ, περαιτέρω εργασίες για την υποστήριξη και την ανάπτυξη της νέας τεχνολογίας ανέλαβε η FCA Fiber Channel Association, η οποία οργανωτικά συμπεριλήφθηκε στην επιτροπή ANSI. Εκτός από την FCA, δημιουργήθηκε επίσης μια ανεξάρτητη ομάδα εργασίας FCLC (Fiber Channel Loop Community), η οποία άρχισε να προωθεί μία από τις επιλογές για την τεχνολογία Fiber Channel - FC-AL (Fiber Channel Arbitrated Loop). Επί του παρόντος, όλες οι εργασίες συντονισμού για την προώθηση της τεχνολογίας Fiber Channel έχουν αναληφθεί από την FCIA (Fiber Channel Industry Association, http://www.fibrechannel.org). Το 1994, το πρότυπο FC-PH (φυσική διασύνδεση και πρωτόκολλο επικοινωνίας) εγκρίθηκε από την επιτροπή ANSI T11 και ονομάστηκε X3.203-1994.

Η τεχνολογία Fiber Channel έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα που καθιστούν αυτό το πρότυπο βολικό για την οργάνωση της ανταλλαγής δεδομένων σε ομάδες υπολογιστών, καθώς και όταν χρησιμοποιείται ως διεπαφή για συσκευές μαζικής αποθήκευσης, σε τοπικά δίκτυα και κατά την επιλογή μέσων πρόσβασης σε παγκόσμια δίκτυα. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας είναι η υψηλή ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων.

Το FC-AL είναι μόνο μία από τις τρεις πιθανές τοπολογίες Fiber Channel, που χρησιμοποιείται ιδιαίτερα για συστήματα αποθήκευσης. Επιπλέον, είναι δυνατή μια τοπολογία από σημείο σε σημείο και μια τοπολογία αστέρα, που χτίζεται με βάση διακόπτες και διανομείς. Ένα δίκτυο που είναι χτισμένο σε διακόπτες που συνδέουν πολλούς κόμβους (Εικ. 2) ονομάζεται ύφασμα στην ορολογία Fiber Channel.

Ρύζι. 2. Ύφασμα με βάση το Fiber Channel.

Σε έναν βρόχο FC-AL μπορούν να συμπεριληφθούν έως και 126 συσκευές με δυνατότητα εναλλαγής. Όταν χρησιμοποιείτε ομοαξονικό καλώδιο, η απόσταση μεταξύ τους μπορεί να φτάσει τα 30 m, αλλά στην περίπτωση του καλωδίου οπτικών ινών αυξάνεται στα 10 km. Η τεχνολογία βασίζεται σε μια τεχνική για απλή μετακίνηση δεδομένων από την προσωρινή μνήμη πομπού στην προσωρινή μνήμη του δέκτη με πλήρη έλεγχο αυτής και μόνο αυτής της λειτουργίας. Για το FC-AL, είναι εντελώς ασήμαντο πώς τα δεδομένα επεξεργάζονται μεμονωμένα πρωτόκολλα πριν και μετά την τοποθέτηση στο buffer, με αποτέλεσμα ο τύπος των δεδομένων που μεταδίδονται (εντολές, πακέτα ή πλαίσια) να μην παίζει κανένα ρόλο.

Το αρχιτεκτονικό μοντέλο Fiber Channel περιγράφει λεπτομερώς τις παραμέτρους σύνδεσης και τα πρωτόκολλα ανταλλαγής μεταξύ μεμονωμένων κόμβων. Αυτό το μοντέλο μπορεί να αναπαρασταθεί ως πέντε λειτουργικά επίπεδα που ορίζουν τη φυσική διεπαφή, το πρωτόκολλο μετάδοσης, το πρωτόκολλο σηματοδότησης, τις κοινές διαδικασίες και το πρωτόκολλο εμφάνισης. Η αρίθμηση πηγαίνει από το χαμηλότερο επίπεδο υλικού FC-0, το οποίο είναι υπεύθυνο για τις φυσικές παραμέτρους σύνδεσης, στο υψηλότερο επίπεδο λογισμικού FC-4, το οποίο αλληλεπιδρά με εφαρμογές υψηλότερου επιπέδου. Το πρωτόκολλο οθόνης παρέχει επικοινωνία με διεπαφές I/O (SCSI, IPI, HIPPI, ESCON) και πρωτόκολλα δικτύου (802.2, IP). Σε αυτήν την περίπτωση, όλα τα υποστηριζόμενα πρωτόκολλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, η διεπαφή FC-AL, η οποία λειτουργεί με πρωτόκολλα IP και SCSI, είναι κατάλληλη τόσο για ανταλλαγή από σύστημα σε σύστημα όσο και από σύστημα σε περιφερειακό. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για πρόσθετους ελεγκτές I/O, μειώνοντας σημαντικά την πολυπλοκότητα της καλωδίωσης και, φυσικά, το συνολικό κόστος.

Δεδομένου ότι το Fiber Channel είναι ένα πρωτόκολλο χαμηλού επιπέδου που δεν περιέχει εντολές I/O, η επικοινωνία με εξωτερικές συσκευές και υπολογιστές παρέχεται από πρωτόκολλα υψηλότερου επιπέδου όπως το SCSI και το IP, για τα οποία το FC-PH χρησιμεύει ως μεταφορά. Τα πρωτόκολλα δικτύου και I/O (όπως εντολές SCSI) μετατρέπονται σε πλαίσια πρωτοκόλλου FC-PH και παραδίδονται στον προορισμό. Οποιαδήποτε συσκευή (υπολογιστής, διακομιστής, εκτυπωτής, μονάδα δίσκου) που έχει τη δυνατότητα να ανταλλάσσει δεδομένα χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Fiber Channel ονομάζεται N_port (Node port) ή απλά κόμβος. Έτσι, ο κύριος σκοπός του Fiber Channel είναι η δυνατότητα χειρισμού πρωτοκόλλων υψηλού επιπέδου χρησιμοποιώντας διάφορα μέσα μετάδοσης και υπάρχοντα συστήματα καλωδίωσης.

Η υψηλή αξιοπιστία ανταλλαγής κατά τη χρήση του καναλιού οπτικών ινών οφείλεται στην αρχιτεκτονική διπλής θύρας των συσκευών δίσκων, στον κυκλικό έλεγχο των μεταδιδόμενων πληροφοριών και στις συσκευές με δυνατότητα εναλλαγής εν θερμώ. Το πρωτόκολλο υποστηρίζει σχεδόν οποιοδήποτε σύστημα καλωδίων που χρησιμοποιείται σήμερα. Ωστόσο, τα δύο μέσα που χρησιμοποιούνται ευρέως είναι τα οπτικά και το συνεστραμμένο ζεύγος. Οι οπτικοί σύνδεσμοι χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση συσκευών σε ένα δίκτυο καναλιών οπτικών ινών, ενώ τα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση μεμονωμένων στοιχείων σε μια συσκευή (για παράδειγμα, μονάδες δίσκου σε υποσύστημα δίσκου).

Το πρότυπο παρέχει πολλαπλά εύρη ζώνης και παρέχει ταχύτητες μεταφοράς 1, 2 ή 4 Gbit/s. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι δύο οπτικά καλώδια χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση συσκευών, καθεμία από τις οποίες λειτουργεί προς μία κατεύθυνση, με ένα ισορροπημένο σύνολο λειτουργιών ανάγνωσης-εγγραφής, η ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων διπλασιάζεται. Με άλλα λόγια, το Fiber Channel λειτουργεί σε λειτουργία full duplex. Όσον αφορά τα megabyte, η ονομαστική ταχύτητα του Fiber Channel είναι 100, 200 και 400 MB/s, αντίστοιχα. Στην πραγματικότητα, με 50% αναλογία λειτουργιών εγγραφής-ανάγνωσης, η ταχύτητα διεπαφής φτάνει τα 200, 400 και 800 MB/s. Επί του παρόντος, οι λύσεις καναλιών οπτικών ινών 2 ​​Gbps είναι οι πιο δημοφιλείς επειδή έχουν την καλύτερη αναλογία τιμής/απόδοσης.

Σημειώστε ότι ο εξοπλισμός για το Fiber Channel μπορεί να χωριστεί σε τέσσερις κύριες κατηγορίες: προσαρμογείς, διανομείς, διακόπτες και δρομολογητές και οι τελευταίοι δεν χρησιμοποιούνται ακόμη ευρέως.

Οι λύσεις που βασίζονται στο Fiber Channel προορίζονται συνήθως για οργανισμούς που πρέπει να διατηρούν μεγάλες ποσότητες πληροφοριών στο διαδίκτυο, να επιταχύνουν τις επικοινωνίες με κύρια και δευτερεύουσα εξωτερική μνήμη για δίκτυα έντασης δεδομένων και όταν η εξωτερική μνήμη βρίσκεται σε μεγαλύτερες αποστάσεις από διακομιστές από ό,τι επιτρέπεται στο SCSI πρότυπο. Τυπικοί τομείς εφαρμογής για λύσεις Fiber Channel είναι βάσεις δεδομένων και τράπεζες δεδομένων, συστήματα ανάλυσης και υποστήριξης αποφάσεων που βασίζονται σε μεγάλους όγκους δεδομένων, συστήματα αποθήκευσης και επεξεργασίας πληροφοριών πολυμέσων για τηλεόραση, κινηματογραφικά στούντιο, καθώς και συστήματα όπου οι δίσκοι πρέπει να βρίσκονται σε σημαντικές αποστάσεις από διακομιστές για λόγους ασφαλείας.

Το Fiber Channel καθιστά δυνατό τον διαχωρισμό όλων των ροών δεδομένων μεταξύ των εταιρικών διακομιστών, την αρχειοθέτηση δεδομένων κ.λπ. από το τοπικό δίκτυο των χρηστών. Σε αυτήν την επιλογή, οι δυνατότητες διαμόρφωσης είναι τεράστιες - οποιοσδήποτε διακομιστής μπορεί να έχει πρόσβαση σε οποιονδήποτε πόρο δίσκο που επιτρέπεται από τον διαχειριστή του συστήματος, είναι δυνατή η πρόσβαση στον ίδιο δίσκο πολλών συσκευών ταυτόχρονα και με πολύ υψηλή ταχύτητα. Σε αυτήν την επιλογή, η αρχειοθέτηση δεδομένων γίνεται επίσης μια εύκολη και διαφανής εργασία. Μπορείτε να δημιουργήσετε ένα σύμπλεγμα ανά πάσα στιγμή, ελευθερώνοντας πόρους για αυτό σε οποιοδήποτε από τα συστήματα αποθήκευσης Fiber Channel. Η κλιμάκωση είναι επίσης αρκετά σαφής και κατανοητή - ανάλογα με τις δυνατότητες που λείπουν, μπορείτε να προσθέσετε είτε έναν διακομιστή (ο οποίος θα αγοραστεί με βάση αποκλειστικά τις υπολογιστικές του δυνατότητες) είτε ένα νέο σύστημα αποθήκευσης.

Ένα από τα πολύ σημαντικά και απαραίτητα χαρακτηριστικά του Fiber Channel είναι η δυνατότητα τμηματοποίησης ή, όπως λένε επίσης, ζωνοποίησης συστήματος. Η διαίρεση σε ζώνες είναι παρόμοια με τη διαίρεση σε εικονικά δίκτυα (Virtual LAN) σε ένα τοπικό δίκτυο - οι συσκευές που βρίσκονται σε διαφορετικές ζώνες δεν μπορούν να «βλέπουν» η μία την άλλη. Η διαίρεση σε ζώνες είναι δυνατή είτε με χρήση υφάσματος με μεταγωγή (Switched Fabric) είτε με βάση τον καθορισμό μιας διεύθυνσης WWN (World Wide Name). Η διεύθυνση WWN είναι παρόμοια με μια διεύθυνση MAC στα δίκτυα Ethernet· κάθε ελεγκτής FC έχει τη δική του μοναδική διεύθυνση WWN, η οποία του έχει εκχωρηθεί από τον κατασκευαστή και κάθε σωστό σύστημα αποθήκευσης δεδομένων σάς επιτρέπει να εισάγετε τις διευθύνσεις αυτών των ελεγκτών ή των θυρών matrix με το οποίο επιτρέπεται να λειτουργεί αυτή η συσκευή. Η δημιουργία ζωνών αποσκοπεί κυρίως στη βελτίωση της ασφάλειας και της απόδοσης των δικτύων αποθηκευτικών χώρων. Σε αντίθεση με ένα κανονικό δίκτυο, μια συσκευή κλειδωμένη σε ζώνη δεν είναι προσβάσιμη από τον έξω κόσμο.

Τεχνολογία FICON Η τεχνολογία FICON (FIber CONnection) παρέχει αυξημένη απόδοση, προηγμένη λειτουργικότητα και επικοινωνίες σε μεγάλες αποστάσεις. Ως πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένων, βασίζεται στο πρότυπο ANSI για συστήματα Fiber Channel (FC-SB-2). Το πρώτο πρότυπο γενικής χρήσης της IBM για επικοινωνίες μεταξύ υπολογιστών mainframe και εξωτερικών συσκευών (όπως δίσκοι, εκτυπωτές και μονάδες ταινίας) βασίστηκε σε παράλληλες συνδέσεις, όχι πολύ διαφορετικές από τα καλώδια πολλαπλών πυρήνων και τις υποδοχές πολλαπλών ακίδων που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτές ημέρες για τη σύνδεση επιτραπέζιων εκτυπωτών σε υπολογιστές. Πολλά παράλληλα καλώδια χρησίμευαν για τη μεταφορά περισσότερων δεδομένων «τη φορά» (παράλληλα). σε μεγάλους υπολογιστές αυτό ονομαζόταν bus and tag. Οι τεράστιοι φυσικοί σύνδεσμοι και τα καλώδια ήταν ο μόνος τρόπος επικοινωνίας μέχρι να εμφανιστούν στην αγορά τη δεκαετία του 1990. Τεχνολογίες ESCON. Αυτή ήταν μια θεμελιωδώς διαφορετική τεχνολογία: για πρώτη φορά, χρησιμοποιήθηκε οπτική ίνα αντί για χαλκό και τα δεδομένα μεταδίδονταν όχι παράλληλα, αλλά διαδοχικά. Όλοι γνώριζαν καλά ότι το ESCON ήταν πολύ καλύτερο και πολύ πιο γρήγορο, τουλάχιστον στα χαρτιά, αλλά χρειάστηκαν πολλές δοκιμές και πειστικές προσπάθειες προτού η τεχνολογία γίνει ευρέως αποδεκτή. Η τεχνολογία ESCON πιστεύεται ότι εμφανίστηκε κατά τη διάρκεια μιας στάσιμης αγοράς. Επιπλέον, οι συσκευές που υποστηρίζουν αυτό το πρότυπο παρουσιάστηκαν με αξιοσημείωτη καθυστέρηση, γι' αυτό η τεχνολογία γνώρισε μια δροσερή υποδοχή και χρειάστηκαν σχεδόν τέσσερα χρόνια για να διαδοθεί. Με το FICON, η ιστορία επαναλήφθηκε σε μεγάλο βαθμό. Η IBM εισήγαγε για πρώτη φορά αυτήν την τεχνολογία στους διακομιστές S/390 το 1997. Ήταν αμέσως σαφές σε πολλούς αναλυτές ότι αυτή ήταν από πολλές απόψεις μια τεχνικά πιο προηγμένη λύση. Ωστόσο, για αρκετά χρόνια, το FICON χρησιμοποιήθηκε σχεδόν αποκλειστικά για τη σύνδεση μονάδων ταινίας (μια εξαιρετικά βελτιωμένη λύση για σκοπούς δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας και ανάκτησης) και εκτυπωτών. Μόλις το 2001 η IBM εξόπλισε τελικά το σύστημα αποθήκευσης Enterprise Storage Server, με την κωδική ονομασία Shark, με FICON. Αυτό το γεγονός συνέπεσε και πάλι με μια σοβαρή οικονομική ύφεση, με την υιοθέτηση νέων τεχνολογιών στις επιχειρήσεις να επιβραδύνεται. Κυριολεκτικά ένα χρόνο αργότερα, προέκυψαν μια σειρά από περιστάσεις που συνέβαλαν στην ταχεία υιοθέτηση του FICON. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, η έννοια των οπτικών ινών δεν ήταν πλέον νέα, και οι τεχνολογίες δικτύου αποθήκευσης περιοχής (SAN) είχαν γίνει ευρέως διαδεδομένες τόσο στον κόσμο των mainframe όσο και πέρα ​​από αυτό. Η αγορά συσκευών αποθήκευσης συνεχίζει να αυξάνεται σταθερά. Οι σημερινές συσκευές, που ονομάζονται διευθυντές, οι οποίες σχεδιάστηκαν αρχικά για να υποστηρίζουν το ESCON, υποστηρίζουν πλέον το πρότυπο Fiber Channel και οι λύσεις FICON αναπτύσσονται σε αυτές τις ίδιες συσκευές. Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, το FICON παρέχει σημαντικά μεγαλύτερη λειτουργικότητα σε σύγκριση με το Fiber Channel.

InfiniBand

Η αρχιτεκτονική InfiniBand ορίζει ένα κοινό πρότυπο για την επεξεργασία λειτουργιών I/O υποσυστημάτων επικοινωνιών, δικτύωσης και αποθήκευσης. Αυτό το νέο πρότυπο οδήγησε στη δημιουργία του InfiniBand Trade Association (IBTA, http://www.infinibandta.org). Με απλά λόγια, το InfiniBand είναι ένα πρότυπο αρχιτεκτονικής I/O επόμενης γενιάς που ακολουθεί μια προσέγγιση δικτύωσης για τη σύνδεση διακομιστών, συστημάτων αποθήκευσης και συσκευών δικτύου κέντρων δεδομένων.

Η τεχνολογία InfiniBand σχεδιάστηκε ως μια ανοιχτή λύση που θα μπορούσε να αντικαταστήσει όλες τις άλλες τεχνολογίες δικτύου σε διάφορους τομείς. Αυτό ισχύει για τις κοινώς χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες τοπικών δικτύων (όλοι οι τύποι δικτύων Ethernet και αποθήκευσης, ιδιαίτερα το Fiber Channel), και τα εξειδικευμένα δίκτυα συμπλέγματος (Myrinet, SCI, κ.λπ.), ακόμη και για τη σύνδεση συσκευών I/O σε έναν υπολογιστή ως πιθανή αντικατάσταση Διαύλους PCI και κανάλια I/O όπως το SCSI. Επιπλέον, η υποδομή InfiniBand θα μπορούσε να χρησιμεύσει για να συνδυάσει τμήματα χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογίες σε ένα ενιαίο σύστημα. Το πλεονέκτημα του InfiniBand σε σχέση με τις εξειδικευμένες τεχνολογίες δικτύου υψηλής απόδοσης που προσανατολίζονται σε συμπλέγματα είναι η ευελιξία του. Η Oracle Corporation, για παράδειγμα, υποστηρίζει το InfiniBand στις λύσεις συμπλέγματός της. Πριν από ένα χρόνο, η HP και η Oracle σημείωσαν ρεκόρ απόδοσης στις δοκιμές TPC-H (για βάσεις δεδομένων χωρητικότητας 1 TB) σε ένα σύμπλεγμα InfiniBand που βασίζεται στο ProLiant DL585 χρησιμοποιώντας το Oracle 10g DBMS σε περιβάλλον Linux. Το καλοκαίρι του 2005, η IBM πέτυχε επιδόσεις ρεκόρ για το TPC-H (για βάσεις δεδομένων με χωρητικότητα 3 TB) στο περιβάλλον του DB2 και του SuSE Linux Enterprise Server 9 σε ένα σύμπλεγμα InfiniBand που βασίζεται στο xSeries 346. Ταυτόχρονα, το Το κόστος ανά συναλλαγή ήταν σχεδόν το μισό από εκείνο των πλησιέστερων ανταγωνιστών.

Χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται ύφασμα μεταγωγής δικτύου, το InfiniBand μετακινεί την κίνηση εισόδου/εξόδου από τους επεξεργαστές διακομιστή σε περιφερειακές συσκευές και άλλους επεξεργαστές ή διακομιστές σε όλη την επιχείρηση. Ένα ειδικό καλώδιο (σύνδεσμος) χρησιμοποιείται ως φυσικό κανάλι, παρέχοντας ρυθμό μεταφοράς δεδομένων 2,5 Gbit/s και προς τις δύο κατευθύνσεις (InfiniBand 1x). Η αρχιτεκτονική είναι οργανωμένη ως πολυεπίπεδη, περιλαμβάνει τέσσερα στρώματα υλικού και ανώτερα στρώματα που υλοποιούνται σε λογισμικό. Κάθε φυσικό κανάλι μπορεί να έχει πολλά εικονικά κανάλια, δίνοντάς τους διαφορετικές προτεραιότητες. Για να αυξήσετε την ταχύτητα, υπάρχουν εκδόσεις 4x και 12x του InfiniBand, οι οποίες χρησιμοποιούν 16 και 48 καλώδια, αντίστοιχα, και οι ρυθμοί μεταφοράς δεδομένων είναι 10 Gbps (InfiniBand 4x) και 30 Gbps (InfiniBand 12x).

Λύσεις που βασίζονται στην αρχιτεκτονική InfiniBand έχουν ζήτηση σε τέσσερις κύριες αγορές: εταιρικά κέντρα δεδομένων (συμπεριλαμβανομένων των αποθηκών δεδομένων), συμπλέγματα υπολογιστών υψηλής απόδοσης, ενσωματωμένες εφαρμογές και επικοινωνίες. Η τεχνολογία InfiniBand επιτρέπει στους διακομιστές εκτός ραφιού να συγκεντρώνονται μεταξύ τους για να παρέχουν στα κέντρα δεδομένων τις δυνατότητες απόδοσης, επεκτασιμότητας και ανοχής σφαλμάτων που συνήθως απαντώνται μόνο σε πλατφόρμες υψηλών προδιαγραφών πολλών εκατομμυρίων δολαρίων. Επιπλέον, ο χώρος αποθήκευσης InfiniBand μπορεί να συνδεθεί σε συμπλέγματα διακομιστών, επιτρέποντας σε όλους τους πόρους αποθήκευσης να συνδεθούν απευθείας με τους υπολογιστικούς πόρους. Η αγορά συμπλεγμάτων υψηλής απόδοσης αναζητά επιθετικά νέους τρόπους για να επεκτείνει τις υπολογιστικές δυνατότητες και ως εκ τούτου μπορεί να επωφεληθεί πολύ από την υψηλή απόδοση, τη χαμηλή καθυστέρηση και την εξαιρετική επεκτασιμότητα που προσφέρουν τα χαμηλού κόστους προϊόντα InfiniBand. Οι ενσωματωμένες εφαρμογές όπως στρατιωτικά συστήματα, συστήματα σε πραγματικό χρόνο, επεξεργασία βίντεο κ.λπ. θα ωφεληθούν πολύ από την αξιοπιστία και την ευελιξία των συνδέσεων InfiniBand. Επιπλέον, η αγορά επικοινωνιών απαιτεί συνεχώς αυξημένη χωρητικότητα σύνδεσης, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με συνδέσεις InfiniBand 10 και 30 Gbps.

Στο φυσικό επίπεδο του πρωτοκόλλου InfiniBand, ορίζονται ηλεκτρικά και μηχανικά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένων των καλωδίων οπτικών ινών και καλωδίων χαλκού, των βυσμάτων σύνδεσης και των παραμέτρων που καθορίζουν τις ιδιότητες με δυνατότητα εναλλαγής εν θερμώ. Σε επίπεδο σύνδεσης, ορίζονται οι παράμετροι των μεταδιδόμενων πακέτων, οι λειτουργίες σύνδεσης σημείου σε σημείο και οι δυνατότητες μεταγωγής στο τοπικό υποδίκτυο. Το επίπεδο δικτύου ορίζει τους κανόνες για τη δρομολόγηση πακέτων μεταξύ υποδικτύων· αυτό το επίπεδο δεν απαιτείται σε ένα υποδίκτυο. Το επίπεδο μεταφοράς παρέχει συναρμολόγηση πακέτων σε μηνύματα, πολυπλεξία καναλιών και υπηρεσίες μεταφοράς.

Ας σημειώσουμε μερικά βασικά χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής InfiniBand. Μια μεμονωμένη κάρτα InfiniBand στον διακομιστή χρησιμοποιείται για I/O και ομαδοποίηση, εξαλείφοντας την ανάγκη για ξεχωριστές κάρτες επικοινωνίας και αποθήκευσης (ωστόσο, για έναν τυπικό διακομιστή, συνιστάται η εγκατάσταση δύο τέτοιων καρτών που έχουν διαμορφωθεί για πλεονασμό). Χρειάζεστε μόνο μία σύνδεση μεταγωγέα InfiniBand ανά διακομιστή, δίκτυο IP ή σύστημα SAN (ο πλεονασμός ισοδυναμεί με απλή αναπαραγωγή της σύνδεσης σε άλλο μεταγωγέα). Τέλος, η αρχιτεκτονική InfiniBand επιλύει τα σημεία συμφόρησης διασύνδεσης και εύρους ζώνης εντός του διακομιστή, ενώ παρέχει το απαιτούμενο εύρος ζώνης και συνδεσιμότητα με εξωτερικά συστήματα αποθήκευσης.

Η αρχιτεκτονική InfiniBand αποτελείται από τα ακόλουθα τρία κύρια στοιχεία (Εικόνα 3). Το HCA (Host Channel Adapter) είναι εγκατεστημένο μέσα σε έναν διακομιστή ή έναν σταθμό εργασίας που εκτελεί τις λειτουργίες του κύριου (κεντρικού υπολογιστή). Λειτουργεί ως διεπαφή μεταξύ του ελεγκτή μνήμης και του εξωτερικού κόσμου και χρησιμεύει για τη σύνδεση των κεντρικών μηχανών σε μια υποδομή δικτύου που βασίζεται στην τεχνολογία InfiniBand. Το HCA εφαρμόζει το πρωτόκολλο ανταλλαγής μηνυμάτων και τον υποκείμενο μηχανισμό DMA. Συνδέεται σε έναν ή περισσότερους διακόπτες InfiniBand και μπορεί να ανταλλάσσει μηνύματα με ένα ή περισσότερα TCA. Ο προσαρμογέας TCA (Target Channel Adapter) έχει σχεδιαστεί για να συνδέει συσκευές όπως μονάδες δίσκου, συστοιχίες δίσκων ή ελεγκτές δικτύου σε ένα δίκτυο InfiniBand. Με τη σειρά του, χρησιμεύει ως διεπαφή μεταξύ του διακόπτη InfiniBand και των περιφερειακών ελεγκτών I/O. Αυτοί οι ελεγκτές δεν χρειάζεται να είναι του ίδιου τύπου ή να ανήκουν στην ίδια κατηγορία, γεγονός που επιτρέπει τον συνδυασμό διαφορετικών συσκευών σε ένα σύστημα. Έτσι, το TCA λειτουργεί ως ένα ενδιάμεσο φυσικό επίπεδο μεταξύ της κίνησης δεδομένων του ιστού InfiniBand και των πιο παραδοσιακών ελεγκτών I/O για άλλα υποσυστήματα όπως το Ethernet, το SCSI και το Fiber Channel. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το TCA μπορεί να αλληλεπιδράσει απευθείας με το HCA. Οι διακόπτες και οι δρομολογητές InfiniBand παρέχουν κεντρικά σημεία τερματισμού και πολλά TCA μπορούν να συνδεθούν σε ένα διαχειριστικό HCA. Οι μεταγωγείς InfiniBand αποτελούν τον πυρήνα της υποδομής δικτύου. Χρησιμοποιώντας μια ποικιλία καναλιών, συνδέονται μεταξύ τους και με το TCA. Σε αυτή την περίπτωση, μπορούν να εφαρμοστούν μηχανισμοί όπως η ομαδοποίηση καναλιών και η εξισορρόπηση φορτίου. Εάν οι μεταγωγείς λειτουργούν σε ένα μόνο υποδίκτυο απευθείας συνδεδεμένων συσκευών, οι δρομολογητές InfiniBand συνδυάζουν αυτά τα υποδίκτυα, δημιουργώντας συνδεσιμότητα μεταξύ πολλών διακοπτών.

Ρύζι. 3. Κύρια στοιχεία ενός δικτύου SAN που βασίζεται σε InfiniBand.

Πολλές από τις προηγμένες λογικές δυνατότητες ενός συστήματος InfiniBand είναι ενσωματωμένες στους προσαρμογείς που συνδέουν τους κόμβους με το σύστημα I/O. Κάθε τύπος προσαρμογέα απαλλάσσει το σύνολο των εργασιών μεταφοράς χρησιμοποιώντας έναν προσαρμογέα σύνδεσης InfiniBand που είναι υπεύθυνος για την οργάνωση των μηνυμάτων I/O σε πακέτα για την παράδοση δεδομένων μέσω του δικτύου. Ως αποτέλεσμα, το κεντρικό λειτουργικό σύστημα και ο επεξεργαστής διακομιστή απελευθερώνονται από αυτήν την εργασία. Αξίζει να σημειωθεί ότι ένας τέτοιος οργανισμός διαφέρει θεμελιωδώς από αυτό που συμβαίνει με τις επικοινωνίες που βασίζονται στο πρωτόκολλο TCP/IP.

Το InfiniBand ορίζει ένα εξαιρετικά ευέλικτο σύνολο συνδέσμων και μηχανισμών επιπέδου μεταφοράς που επιτρέπουν τη λεπτομέρεια των χαρακτηριστικών ενός SAN που βασίζεται σε InfiniBand ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής, οι οποίες περιλαμβάνουν:

• πακέτα μεταβλητού μεγέθους.
• μέγιστο μέγεθος μονάδας μεταφοράς: 256, 512 byte, 1, 2, 4 KB.
• Επικεφαλίδες τοπικής διαδρομής επιπέδου 2 (LRH, Local Route Header) για να κατευθύνετε πακέτα στην επιθυμητή θύρα του προσαρμογέα καναλιού.
• πρόσθετη κεφαλίδα επιπέδου 3 για καθολική δρομολόγηση (GRH, Global Route Header).
• multicast υποστήριξη?
• Παραλλαγές και αμετάβλητα αθροίσματα ελέγχου (VCRC και ICRC) για τη διασφάλιση της ακεραιότητας των δεδομένων.

Το μέγιστο μέγεθος μονάδας μετάδοσης καθορίζει τα χαρακτηριστικά του συστήματος, όπως το jitter χρονισμού πακέτων, την επιβάρυνση της ενθυλάκωσης και την καθυστέρηση που χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό συστημάτων πολλαπλών πρωτοκόλλων. Η δυνατότητα παράλειψης πληροφοριών καθολικής διαδρομής κατά την προώθηση σε έναν τοπικό προορισμό υποδικτύου μειώνει την επιβάρυνση των τοπικών επικοινωνιών. Ο κωδικός VCRC υπολογίζεται εκ νέου κάθε φορά που περνά η επόμενη ζεύξη του καναλιού επικοινωνίας και ο κωδικός ICRC υπολογίζεται όταν το πακέτο λαμβάνεται από τον προορισμό, γεγονός που εγγυάται την ακεραιότητα της μετάδοσης κατά μήκος της ζεύξης και σε όλο το κανάλι επικοινωνίας.

Το InfiniBand ορίζει έλεγχο ροής βάσει αδειών για την αποφυγή αποκλεισμού κεφαλής γραμμής και απώλειας πακέτων, καθώς και έλεγχο ροής επιπέδου σύνδεσης και έλεγχο ροής από άκρο σε άκρο. Ο έλεγχος επιπέδου σύνδεσης βάσει αδειών είναι ανώτερος από το ευρέως χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο XON/XOFF, εξαλείφοντας τους περιορισμούς του μέγιστου εύρους επικοινωνίας και παρέχοντας καλύτερη χρήση ζεύξης. Το άκρο λήψης της σύνδεσης επικοινωνίας στέλνει δικαιώματα στη συσκευή μετάδοσης υποδεικνύοντας την ποσότητα των δεδομένων που μπορούν να ληφθούν αξιόπιστα. Τα δεδομένα δεν μεταδίδονται έως ότου ο παραλήπτης στείλει μια επιχορήγηση που υποδεικνύει ότι υπάρχει ελεύθερος χώρος στο buffer λήψης. Ένας μηχανισμός για τη μεταφορά αδειών μεταξύ συσκευών είναι ενσωματωμένος στα πρωτόκολλα σύνδεσης και σύνδεσης για να διασφαλιστεί αξιόπιστος έλεγχος ροής. Ο έλεγχος ροής στο επίπεδο ζεύξης δεδομένων οργανώνεται σε μια βάση εικονικού κυκλώματος, γεγονός που αποτρέπει τη διάδοση συγκρούσεων μετάδοσης που είναι εγγενείς σε άλλες τεχνολογίες.

Με το InfiniBand, οι επικοινωνίες σε μονάδες απομακρυσμένης αποθήκευσης, οι λειτουργίες δικτύωσης και οι συνδέσεις μεταξύ διακομιστών θα πραγματοποιούνται συνδέοντας όλες τις συσκευές μέσω ενός κεντρικού, ενοποιημένου ιστού διακοπτών και συνδέσμων. Η αρχιτεκτονική InfiniBand επιτρέπει στις συσκευές I/O να τοποθετούνται σε απόσταση έως και 17 m από τον διακομιστή με χρήση χάλκινου σύρματος, έως 300 m με χρήση οπτικών ινών πολλαπλών λειτουργιών και έως 10 km με χρήση οπτικής ίνας μίας λειτουργίας.

Σήμερα, το InfiniBand κερδίζει ξανά σιγά-σιγά δημοτικότητα ως τεχνολογία κορμού για συμπλέγματα διακομιστών και συστημάτων αποθήκευσης και σε κέντρα δεδομένων ως βάση για συνδέσεις μεταξύ διακομιστών και συστημάτων αποθήκευσης. Ένας οργανισμός που ονομάζεται OpenIB Alliance (Open InfiniBand Alliance, http://www.openib.org) κάνει πολλή δουλειά προς αυτή την κατεύθυνση. Συγκεκριμένα, η συμμαχία στοχεύει να αναπτύξει μια τυπική στοίβα λογισμικού υποστήριξης ανοιχτού κώδικα InfiniBand για Linux και Windows. Πριν από ένα χρόνο, η υποστήριξη για την τεχνολογία InfiniBand συμπεριλήφθηκε επίσημα στον πυρήνα του Linux. Επιπλέον, στο τέλος του 2005, οι εκπρόσωποι της OpenIB απέδειξαν τη δυνατότητα χρήσης της τεχνολογίας InfiniBand σε μεγάλες αποστάσεις. Το καλύτερο επίτευγμα κατά τη διάρκεια της επίδειξης ήταν η μετάδοση δεδομένων με ταχύτητα 10 Gbit/s σε απόσταση 80,5 km. Το πείραμα αφορούσε κέντρα δεδομένων μιας σειράς εταιρειών και επιστημονικών οργανισμών. Σε κάθε τελικό σημείο, το InfiniBand ενσωματώθηκε σε διασυνδέσεις SONET OC-192c, ATM ή 10 Gigabit Ethernet χωρίς να θυσιάζεται η απόδοση.

Τοπικά και παγκόσμια δίκτυα υπολογιστών και τεχνολογίες για τη χρήση τους στη διδασκαλία των μαθητών

Το σύγχρονο σύστημα γενικής δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, όλοι οι εκπαιδευτικοί τομείς που περιλαμβάνονται σε αυτό, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, στοχεύουν στην ανάπτυξη στους μαθητές της ικανότητας να εργάζονται με πληροφορίες. Δεν είναι τυχαίο ότι στα περισσότερα κυβερνητικά προγράμματα που καθορίζουν τις κατευθύνσεις προτεραιότητας για την ανάπτυξη της εκπαίδευσης στη Ρωσική Ομοσπονδία, δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στη διαμόρφωση γενικών εκπαιδευτικών και γενικών πολιτιστικών δεξιοτήτων των μαθητών στην εργασία με πληροφορίες και μέσα επεξεργασίας. που γίνεται ο κύριος πυρήνας της επαγγελματικής δραστηριότητας των αποφοίτων εκπαιδευτικών ιδρυμάτων στην κοινωνία της πληροφορίας, απαραίτητο συστατικό της κουλτούρας της πληροφορίας. Με τη σειρά του, η επιθυμία να διαμορφωθεί μια κουλτούρα πληροφόρησης μεταξύ των μελλοντικών αποφοίτων οδηγεί στον προσανατολισμό της γενικής εκπαίδευσης προς τους μαθητές που αποκτούν γνώσεις για τις τηλεπικοινωνίες και τα μέσα ενημέρωσης, χρησιμοποιώντας τηλεπικοινωνιακά εργαλεία για την απόκτηση ποικίλων γνώσεων και δημιουργικής έκφρασης, αξιολόγηση της αξιοπιστίας των πληροφοριών, ανάπτυξη κριτικής σκέψης , συσχέτιση πληροφοριών και γνώσεων, ικανότητα σωστής οργάνωσης της διαδικασίας πληροφοριών, αξιολόγησης και διασφάλισης της ασφάλειας των πληροφοριών.
Τα συστήματα τηλεπικοινωνιών είναι υψίστης σημασίας όχι μόνο στο γενικό σύστημα δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, αλλά διαδραματίζουν θεμελιώδη ρόλο σε όλους σχεδόν τους τομείς της κοινωνίας. Στο επίπεδο ανάπτυξης του τηλεπικοινωνιακού χώρου πληροφοριών, το πιο σημαντικό αποτύπωμα αφήνει το επίπεδο ανάπτυξης των πρωτογενών δικτύων επικοινωνίας και το επίπεδο ανάπτυξης των τεχνολογιών πληροφοριών δικτύου, που δικαίως μπορούν να θεωρηθούν τεχνολογίες μεταφορά πληροφοριών.
Κάτω από δίκτυο επικοινωνίαςκατανοούν το σύνολο των ενσύρματων, ραδιοφωνικών, οπτικών και άλλων καναλιών επικοινωνίας, εξειδικευμένου εξοπλισμού σχηματισμού καναλιών, καθώς και κέντρων επικοινωνίας και κόμβων που διασφαλίζουν τη λειτουργία αυτού του δικτύου. Σε όλα σχεδόν τα σύγχρονα δίκτυα επικοινωνίας που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία πληροφοριακών συστημάτων τηλεπικοινωνιών, πολλά τμήματα του δικτύου με διαφορετικά χαρακτηριστικά υπάρχουν ταυτόχρονα και συνεργάζονται. Αυτές οι συνθήκες καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη στρατηγική και τις τακτικές για τη δημιουργία και τη χρήση τεχνολογιών πληροφοριών δικτύου.
Οι τεχνολογίες πληροφοριών δικτύου αναπτύχθηκαν ταυτόχρονα με την ανάπτυξη των καναλιών επικοινωνίας. Στις αρχές του περασμένου αιώνα, η βάση των τηλεγραφικών και τηλεφωνικών δικτύων επικοινωνίας αποτελούνταν από αναλογικά ενσύρματα και ραδιοφωνικά κανάλια τηλεπικοινωνιών, τα οποία στη συνέχεια, με την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής, άρχισαν να αντικαθίστανται όλο και περισσότερο από ψηφιακές γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών, οι οποίες έχουν σημαντικά υψηλότερα χαρακτηριστικά ως προς την ποιότητα και την ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών. Έχει προκύψει η έννοια των τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών, η οποία συνδυάζει μεθόδους για την ορθολογική οργάνωση της λειτουργίας των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων.
Τα συστήματα τηλεπικοινωνιών που χρησιμοποιούνται σήμερα στο γενικό σύστημα δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης βασίζονται συνήθως σε διάφορες συνδέσεις μεταξύ υπολογιστών. Οι διασυνδεδεμένοι υπολογιστές μπορούν να προβληθούν από διαφορετικές οπτικές γωνίες. Από τη μια πλευρά, ο συνδυασμός υπολογιστών είναι δίκτυο υπολογιστών. Από την άλλη, είναι ένα μέσο μετάδοσης πληροφοριών στο χώρο, ένα μέσο οργάνωσης της επικοινωνίας μεταξύ των ανθρώπων. Χάρη σε αυτήν την ιδιότητα τα δίκτυα υπολογιστών ονομάζονται όλο και περισσότερο τηλεπικοινωνιακά δίκτυα, δίνοντας έμφαση στον σκοπό τους και όχι στα χαρακτηριστικά του σχεδιασμού τους.
Διακρίνω

· τοπικά και παγκόσμια δίκτυα τηλεπικοινωνιών. Κατά κανόνα, ένα τοπικό δίκτυο ονομάζεται ένα δίκτυο που συνδέει υπολογιστές που βρίσκονται στο ίδιο κτίριο, έναν οργανισμό, μέσα σε μια περιοχή, πόλη ή χώρα. Με άλλα λόγια, τις περισσότερες φορές ένα τοπικό δίκτυο είναι περιορισμένο σε χώρο. Τα τοπικά δίκτυα είναι κοινά στον τομέα της εκπαίδευσης. Τα περισσότερα σχολεία και άλλα εκπαιδευτικά ιδρύματα διαθέτουν υπολογιστές συνδεδεμένους σε τοπικό δίκτυο. Ταυτόχρονα, οι σύγχρονες τεχνολογίες καθιστούν δυνατή τη σύνδεση μεμονωμένων υπολογιστών που βρίσκονται όχι μόνο σε διαφορετικά δωμάτια ή κτίρια, αλλά βρίσκονται σε διαφορετικές ηπείρους. Δεν είναι τυχαίο ότι μπορείτε να βρείτε εκπαιδευτικά ιδρύματα που έχουν παραρτήματα σε διαφορετικές χώρες, των οποίων οι υπολογιστές είναι συνδεδεμένοι σε τοπικά δίκτυα. Επιπλέον, τα τοπικά δίκτυα μπορούν επίσης να ενώσουν υπολογιστές διαφορετικών εκπαιδευτικών ιδρυμάτων, γεγονός που μας επιτρέπει να μιλάμε για την ύπαρξη τοπικών δικτύων στον τομέα της εκπαίδευσης.
Σε αντίθεση με τα τοπικά δίκτυα, τα παγκόσμια δίκτυα δεν έχουν χωρικούς περιορισμούς. Οποιοσδήποτε υπολογιστής μπορεί να συνδεθεί στο παγκόσμιο δίκτυο. Οποιοσδήποτε μπορεί να έχει πρόσβαση στις πληροφορίες που δημοσιεύονται σε αυτό το δίκτυο. Το πιο διάσημο παράδειγμα παγκόσμιου τηλεπικοινωνιακού δικτύου είναι το Διαδίκτυο (INTERNET), στο οποίο έχουν πρόσβαση ένας αυξανόμενος αριθμός σχολείων δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Το Διαδίκτυο δεν είναι το μόνο παγκόσμιο δίκτυο τηλεπικοινωνιών. Υπάρχουν και άλλα, όπως το δίκτυο FIDO ή το δίκτυο SPRINT.
Έτσι, τα περισσότερα σχολεία και άλλα εκπαιδευτικά ιδρύματα της γενικής δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης διαθέτουν τόσο τοπικά δίκτυα όσο και τη δυνατότητα χρήσης παγκόσμιων δικτύων.
Με όλη την ποικιλομορφία των τεχνολογιών πληροφοριών και τηλεπικοινωνιών, καθώς και με μεθόδους οργάνωσης δεδομένων κατά την αποστολή τους μέσω καναλιών επικοινωνίας, το παγκόσμιο δίκτυο πληροφορικής του Διαδικτύου κατέχει κεντρική θέση. Επιπλέον, σήμερα, αυτό είναι πρακτικά το μόνο παγκόσμιο δίκτυο τηλεπικοινωνιών που χρησιμοποιείται ευρέως στο γενικό σύστημα δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Αυτό διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό από την υψηλή ταχύτητα και αξιοπιστία μετάδοσης δεδομένων διαφόρων μορφών (κείμενο, γραφικά, ήχος, βίντεο κ.λπ.) μέσω του Διαδικτύου. Το Διαδίκτυο παρέχει τη δυνατότητα συλλογικής πρόσβασης σε εκπαιδευτικό υλικό, το οποίο μπορεί να παρουσιαστεί τόσο με τη μορφή απλών σχολικών βιβλίων (ηλεκτρονικά κείμενα) όσο και με τη μορφή πολύπλοκων διαδραστικών συστημάτων, μοντέλων υπολογιστών, εικονικών περιβαλλόντων μάθησης κ.λπ.
Ο αριθμός των χρηστών του Διαδικτύου και των πηγών πληροφοριών αυξάνεται συνεχώς. Επιπλέον, παρατηρείται συνεχής βελτίωση της ποιότητας των παρεχόμενων τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών. Χάρη σε αυτό, όχι μόνο επιχειρήσεις και οργανισμοί που εργάζονται σε οικονομικούς και άλλους τομείς, αλλά και ιδρύματα γενικής δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης έχουν πρόσβαση υψηλής ποιότητας στο Διαδίκτυο.
Το σύγχρονο Διαδίκτυο χαρακτηρίζεται από την παρουσία ενός σοβαρού προβλήματος οργάνωσης της παγκόσμιας αναζήτησης πληροφοριών. Έχουν αναπτυχθεί οι λεγόμενες μηχανές αναζήτησης που, με βάση την επιθυμητή λέξη ή συνδυασμό λέξεων, βρίσκουν συνδέσμους προς εκείνες τις σελίδες στο Διαδίκτυο στις οποίες παρουσιάζεται αυτή η λέξη ή συνδυασμός. Ταυτόχρονα, παρά την παρουσία των υφιστάμενων μηχανών αναζήτησης, ο χρήστης πρέπει να αφιερώσει μεγάλο χρόνο τόσο στη διαδικασία αναζήτησης πληροφοριών όσο και στην επεξεργασία και συστηματοποίηση των δεδομένων που λαμβάνονται.
Στην εκπαίδευση, αυτό το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα οξύ: οι εκπαιδευτικοί πόροι πληροφοριών, εάν παρουσιάζονται στο Διαδίκτυο, συνήθως παρουσιάζονται μη συστηματικά. Η έλλειψη συστηματικής προσέγγισης για την τοποθέτηση τέτοιων πόρων, καθώς και η έλλειψη ομοιομορφίας στην επίλυση ψυχολογικών, παιδαγωγικών, τεχνολογικών, αισθητικών, εργονομικών και ορισμένων άλλων προβλημάτων στην ανάπτυξη και λειτουργία εκπαιδευτικών πόρων στο Διαδίκτυο οδηγεί σε η πρακτική μη χρήση των πλεονεκτημάτων των τηλεπικοινωνιακών εργαλείων για τη βελτίωση της ποιότητας της εκπαιδευτικής διαδικασίας.
Η πιο κοινή τεχνολογία επικοινωνίας και αντίστοιχη υπηρεσία στα δίκτυα υπολογιστών έχει γίνει η τεχνολογία μιας μεθόδου υπολογιστή για την αποστολή και την επεξεργασία πληροφοριακών μηνυμάτων, διασφαλίζοντας την άμεση επικοινωνία μεταξύ των ανθρώπων. Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (E-mail) - ένα σύστημα αποθήκευσης και αποστολής μηνυμάτων μεταξύ ατόμων με πρόσβαση σε δίκτυο υπολογιστών. Μέσω e-mail, μπορείτε να μεταδώσετε οποιαδήποτε πληροφορία (έγγραφα κειμένου, εικόνες, ψηφιακά δεδομένα, ηχογραφήσεις κ.λπ.) μέσω δικτύων υπολογιστών. Ένα τέτοιο τμήμα εξυπηρέτησης υλοποιεί:

• επεξεργασία εγγράφων πριν από τη μετάδοση,
• αποθήκευση εγγράφων και μηνυμάτων,
• αποστολή αλληλογραφίας,
• έλεγχος και διόρθωση σφαλμάτων που προκύπτουν κατά τη μετάδοση,
• έκδοση επιβεβαίωσης παραλαβής αλληλογραφίας από τον παραλήπτη,
• λήψη και αποθήκευση πληροφοριών,
• προβολή λαμβανόμενης αλληλογραφίας.

Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επικοινωνία μεταξύ των συμμετεχόντων στην εκπαιδευτική διαδικασία και την αποστολή εκπαιδευτικού υλικού. Μια σημαντική ιδιότητα του ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, ελκυστική για τη γενική δευτεροβάθμια εκπαίδευση, είναι η ικανότητα υλοποίησης ασύγχρονης ανταλλαγής πληροφοριών. Για να χρησιμοποιήσετε το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, αρκεί να κυριαρχήσετε πολλές εντολές προγράμματος-πελάτη email για αποστολή, λήψη και επεξεργασία πληροφοριών. Σημειώστε ότι κατά την επικοινωνία μέσω email προκύπτουν περισσότερα ψυχολογικά και παιδαγωγικά προβλήματα παρά τεχνικά. Το γεγονός είναι ότι στην άμεση ανθρώπινη επικοινωνία, οι πληροφορίες μεταδίδονται όχι μόνο μέσω της ομιλίας· και άλλες μορφές επικοινωνίας περιλαμβάνονται εδώ: εκφράσεις προσώπου, χειρονομίες κ.λπ. Φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε emoticon για να μεταφέρετε συναισθήματα κατά τη διάρκεια της αλληλογραφίας, αλλά αυτό δεν λύνει το πρόβλημα της αποπροσωποποίησης της επικοινωνίας. Ωστόσο, η μετάβαση στον γραπτό λόγο καλλιεργεί θετικά χαρακτηριστικά όπως η ακρίβεια, η συντομία της έκφρασης και η ακρίβεια.

Το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο μπορεί να χρησιμοποιηθεί από καθηγητές για διαβουλεύσεις, αποστολή τεστ και επαγγελματική επικοινωνία με συναδέλφους. Συνιστάται επίσης η χρήση του για τη διεξαγωγή ηλεκτρονικού μαθήματος σε ασύγχρονη λειτουργία, όταν στους μαθητές αποστέλλεται αρχικά το κείμενο του μαθήματος σε ηλεκτρονική μορφή, αποσπάσματα από προτεινόμενη βιβλιογραφία και άλλο εκπαιδευτικό υλικό και στη συνέχεια πραγματοποιούνται διαβουλεύσεις μέσω e-mail.
Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα και η ευκολία του e-mail είναι η δυνατότητα αποστολής του ίδιου μηνύματος σε μεγάλο αριθμό παραληπτών ταυτόχρονα.
Μια παρόμοια αρχή διανομής χρησιμοποιείται από μια άλλη υπηρεσία Διαδικτύου που ονομάζεται λίστες αλληλογραφίας . Αυτή η υπηρεσία λειτουργεί σε λειτουργία συνδρομής. Με την εγγραφή του στη λίστα αλληλογραφίας, ο συνδρομητής λαμβάνει μια επιλογή από μηνύματα email για το επιλεγμένο θέμα στο γραμματοκιβώτιό του σε μια συγκεκριμένη συχνότητα. Οι λίστες αλληλογραφίας εκτελούν τις λειτουργίες των περιοδικών στο Διαδίκτυο.
Στο γενικό εκπαιδευτικό σύστημα, χρησιμοποιώντας λίστες αλληλογραφίας, μπορείτε να οργανώσετε τα λεγόμενα "εικονικές αίθουσες διδασκαλίας" . Στη δημιουργημένη ομάδα μελέτης, οι κανόνες και οι μέθοδοι συνδρομής εξηγούνται στους μαθητές και αρχίζει να λειτουργεί. Κάθε μήνυμα που απευθύνεται σε μια ομάδα από οποιοδήποτε μέλος αποστέλλεται αυτόματα σε όλα τα μέλη της ομάδας. Ένας από τους συμμετέχοντες σε μια τέτοια ομάδα μπορεί να είναι δάσκαλος.
Οι κύριες διδακτικές ευκαιρίες για τη χρήση λιστών αλληλογραφίας είναι η αυτόματη διανομή εκπαιδευτικού υλικού και η οργάνωση εικονικών αιθουσών διδασκαλίας.
Μια άλλη δημοφιλής υπηρεσία που παρέχεται από τα σύγχρονα δίκτυα τηλεπικοινωνιών και η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ ατόμων με κοινά ενδιαφέροντα είναι η τηλεδιάσκεψη.
Τηλεδιάσκεψηείναι ένα διαδικτυακό φόρουμ που οργανώνεται για συζήτηση και ανταλλαγή ειδήσεων σχετικά με ένα συγκεκριμένο θέμα.
Οι τηλεδιασκέψεις σάς επιτρέπουν να δημοσιεύετε μηνύματα ενδιαφέροντος σε ειδικούς υπολογιστές στο δίκτυο. Τα μηνύματα μπορούν να διαβαστούν συνδέοντας έναν υπολογιστή και επιλέγοντας ένα θέμα για συζήτηση. Επιπλέον, εάν το επιθυμείτε, μπορείτε να απαντήσετε στον συγγραφέα του άρθρου ή να στείλετε το δικό σας μήνυμα. Με αυτόν τον τρόπο οργανώνεται μια δικτυακή συζήτηση, η οποία έχει ειδησεογραφικό χαρακτήρα, αφού τα μηνύματα αποθηκεύονται για μικρό χρονικό διάστημα.
Η παρουσία εξοπλισμού ήχου και εικόνας (μικρόφωνο, ψηφιακή βιντεοκάμερα κ.λπ.) που είναι συνδεδεμένος σε υπολογιστή καθιστά δυνατή τη διοργάνωση ηχητικών και βιντεοδιασκέψεων μέσω υπολογιστή, οι οποίες διαδίδονται ολοένα και περισσότερο στο γενικό σύστημα δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης.
Σε αντίθεση με τις λίστες αλληλογραφίας που βασίζονται σε email, ορισμένες ομάδες συζητήσεων και ομάδες συζητήσεων λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο. Η διαφορά είναι ότι στην περίπτωση μιας λίστας αλληλογραφίας, οι πληροφορίες ανταλλάσσονται εκτός σύνδεσης με αυτόματη αποστολή email. Ο διακομιστής ειδήσεων δημοσιεύει αμέσως όλα τα μηνύματα στον δημόσιο πίνακα και τα αποθηκεύει για κάποιο χρονικό διάστημα. Έτσι, οι τηλεδιασκέψεις σάς επιτρέπουν να οργανώσετε μια συζήτηση τόσο on-line όσο και σε λειτουργία καθυστερημένης λειτουργίας. Κατά τη διοργάνωση εκπαιδευτικών συνεδριών, καλό είναι να χρησιμοποιείτε ομάδες ειδήσεων τις οποίες συντονίζει ο δάσκαλος.
Με την ανάπτυξη των τεχνικών μέσων των δικτύων υπολογιστών, η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων αυξάνεται. Αυτό επιτρέπει στους χρήστες που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο όχι μόνο να ανταλλάσσουν μηνύματα κειμένου, αλλά και να μεταδίδουν ήχο και βίντεο σε μεγάλη απόσταση. Ένας από τους εκπροσώπους προγραμμάτων που υλοποιούν επικοινωνία μέσω του δικτύου είναι το πρόγραμμα NetMeeting, το οποίο αποτελεί μέρος της σουίτας του Internet Explorer. Το MS NetMeeting είναι ένα εργαλείο πληροφόρησης που υλοποιεί δυνατότητες άμεσης επικοινωνίας μέσω Διαδικτύου.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για την υλοποίηση της ακουστικής επικοινωνίας χρειάζεστε τον κατάλληλο τεχνικό εξοπλισμό: κάρτα ήχου, μικρόφωνο και συστήματα ηχείων. Για να μεταδώσετε εικόνες βίντεο, χρειάζεστε μια κάρτα βίντεο και μια κάμερα ή μόνο μια κάμερα που υποστηρίζει το πρότυπο Βίντεο για Windows.
Οι κύριοι τομείς χρήσης του MS NetMeeting στην εκπαιδευτική διαδικασία είναι:

• οργάνωση εικονικών εκπαιδευτικών συνεδριών και διαβουλεύσεων σε πραγματικό χρόνο, συμπεριλαμβανομένης της φωνητικής επικοινωνίας και μετάδοσης εικόνων βίντεο των συμμετεχόντων·
• ανταλλαγή πληροφοριών σε λειτουργία κειμένου και γραφικών.
• οργάνωση συνεργασίας με εκπαιδευτικές πληροφορίες on-line·
• αποστολή εκπαιδευτικών και μεθοδολογικών πληροφοριών με τη μορφή αρχείων σε πραγματικό χρόνο.

Μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών είναι κατανεμημένη επεξεργασία δεδομένων. Σε αυτή την περίπτωση, οι προσωπικοί υπολογιστές χρησιμοποιούνται στους χώρους όπου παράγονται και χρησιμοποιούνται πληροφορίες. Εάν συνδέονται με κανάλια επικοινωνίας, τότε αυτό καθιστά δυνατή τη διανομή των πόρων τους σε επιμέρους λειτουργικούς τομείς δραστηριότητας και την αλλαγή της τεχνολογίας επεξεργασίας δεδομένων προς την κατεύθυνση της αποκέντρωσης.
Στα πιο πολύπλοκα κατανεμημένα συστήματα επεξεργασίας δεδομένων, πραγματοποιούνται συνδέσεις με διάφορες υπηρεσίες πληροφοριών και συστήματα γενικού σκοπού (υπηρεσίες ειδήσεων, εθνικά και παγκόσμια συστήματα ανάκτησης πληροφοριών, βάσεις δεδομένων και τράπεζες γνώσης κ.λπ.).
Μια εξαιρετικά σημαντική υπηρεσία για τη γενική δευτεροβάθμια εκπαίδευση, που εφαρμόζεται στα δίκτυα υπολογιστών, είναι αυτοματοποιημένη ανάκτηση πληροφοριών. Χρησιμοποιώντας εξειδικευμένα εργαλεία - συστήματα ανάκτησης πληροφοριών, μπορείτε να βρείτε γρήγορα πληροφορίες που σας ενδιαφέρουν στις πηγές πληροφοριών του κόσμου.
Οι κύριοι διδακτικοί στόχοι της χρήσης τέτοιων πόρων που λαμβάνονται μέσω των τηλεπικοινωνιακών καναλιών στη διδασκαλία των μαθητών είναι η επικοινωνία πληροφοριών, ο σχηματισμός και η εδραίωση της γνώσης, ο σχηματισμός και η βελτίωση των δεξιοτήτων, ο έλεγχος της αφομοίωσης και η γενίκευση.
Η χρήση των διαθέσιμων πόρων εκπαιδευτικής πληροφόρησης, οι περισσότερες από τις οποίες δημοσιεύονται στο Διαδίκτυο, σας επιτρέπει:

• να οργανώσει διάφορες μορφές δραστηριότητας για τους μαθητές να εξάγουν και να παρουσιάζουν ανεξάρτητα τη γνώση.
• «εφαρμόζει όλο το φάσμα των δυνατοτήτων των σύγχρονων τεχνολογιών πληροφοριών και τηλεπικοινωνιών στη διαδικασία εκτέλεσης διαφόρων τύπων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων, όπως εγγραφή, συλλογή, αποθήκευση, επεξεργασία πληροφοριών, διαδραστικός διάλογος, μοντελοποίηση αντικειμένων, φαινομένων, διαδικασιών, λειτουργίας εργαστήρια (εικονικά, με απομακρυσμένη πρόσβαση σε πραγματικό εξοπλισμό) κ.λπ.
• χρήση των δυνατοτήτων των τεχνολογιών πολυμέσων, των συστημάτων υπερκειμένου και υπερμέσων στην εκπαιδευτική διαδικασία·
• διάγνωση των πνευματικών ικανοτήτων των μαθητών, καθώς και του επιπέδου των γνώσεων, των ικανοτήτων, των δεξιοτήτων, του επιπέδου προετοιμασίας για ένα συγκεκριμένο μάθημα·
• διαχείριση της εκπαίδευσης, αυτοματοποίηση των διαδικασιών παρακολούθησης των αποτελεσμάτων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων, κατάρτιση, δοκιμές, δημιουργία εργασιών ανάλογα με το πνευματικό επίπεδο ενός συγκεκριμένου μαθητή, το επίπεδο των γνώσεων, τις ικανότητες, τις δεξιότητες, τα χαρακτηριστικά των κινήτρων του.
• δημιουργία συνθηκών για την υλοποίηση ανεξάρτητων εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων των μαθητών, για αυτοεκπαίδευση, αυτο-ανάπτυξη, αυτοβελτίωση, αυτοεκπαίδευση, αυτοπραγμάτωση.
• εργάζονται σε σύγχρονα τηλεπικοινωνιακά περιβάλλοντα, διασφαλίζουν τη διαχείριση των ροών πληροφοριών.

Έτσι, οι τηλεπικοινωνίες υπολογιστών δεν είναι μόνο ένα ισχυρό εργαλείο διδασκαλίας που σας επιτρέπει να διδάξετε πώς να εργάζεστε με πληροφορίες, αλλά, από την άλλη πλευρά, οι τηλεπικοινωνίες υπολογιστή είναι ένα ειδικό περιβάλλον επικοινωνίας μεταξύ των ανθρώπων, ένα περιβάλλον διαδραστικής αλληλεπίδρασης μεταξύ εκπροσώπων διαφόρων εθνικών, ηλικιακών, επαγγελματικών και άλλων ομάδων χρηστών ανεξάρτητα από την τοποθεσία τους.
Δυστυχώς, πολλές υπάρχουσες μέθοδοι για την αποτελεσματική χρήση των τεχνολογιών τηλεπικοινωνιών στη διαδικασία διδασκαλίας των μαθητών δεν χρησιμοποιούνται ακόμη πλήρως από τους δασκάλους. Εκτός από την ικανότητα εργασίας με τις πιο πρόσφατες τεχνολογίες υπολογιστών, ένας σύγχρονος δάσκαλος πρέπει να έχει μια ιδέα για πιθανούς τρόπους χρήσης τους στην εκπαιδευτική διαδικασία. Η εμπειρία της θεωρητικής και πρακτικής γνώσης από τους εκπαιδευτικούς διαφόρων μεθόδων χρήσης τεχνολογιών τηλεπικοινωνιών στη μαθησιακή διαδικασία θα μπορούσε να γίνει η βάση για την αύξηση της αποτελεσματικότητας και της ποιότητας της διδασκαλίας, τη διαμόρφωση και περαιτέρω βελτίωση των επαγγελματικών τους δεξιοτήτων.

Εξετάσαμε την ιστορία της ανάπτυξης των δικτύων υπολογιστών. Εξετάσαμε όλα τα σημαντικά στάδια στη διαμόρφωση του Διαδικτύου και τις γενικές αρχές λειτουργίας του.

Το θέμα μας σήμερα θα ονομάζεται: τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων στα δίκτυα. Φυσικά, πρώτα απ 'όλα, υπολογιστές. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε επίσης τα κύρια μέσα μετάδοσης δεδομένων (τις έννοιες των φυσικών και λογικών διεπαφών), θα αναλύσουμε τις βασικές τεχνολογίες για την κωδικοποίηση ενός σήματος κατά τη μετάδοσή του, τα χαρακτηριστικά των γραμμών επικοινωνίας, καθώς και μηχανισμούς προστασίας απωλειών .

Ετσι! Γιατί υπάρχει το δίκτυο; Αυτό είναι σωστό - για τη μετάδοση δεδομένων (πληροφοριών) μέσω αυτού. Πώς μεταδίδονται (διανέμονται) αυτές οι πληροφορίες; Αυτό είναι σωστό - μετά από ένα ορισμένο μέσο μετάδοσης(καλωδιακή υποδομή ή - στην ασύρματη εμβέλεια).

Οι τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων στην εργασία τους χρησιμοποιούν (ανάλογα με τη συγκεκριμένη εφαρμογή τους) διάφορες φυσικές διεπαφές.

Σημείωση:Μια διεπαφή είναι ένα φυσικό (ή λογικό) όριο κατά την αλληλεπίδραση πολλών ανεξάρτητων αντικειμένων - ένα είδος στρώματος μεταξύ τους.

Οι διεπαφές χωρίζονται σε δύο κατηγορίες:

1. φυσικές διεπαφές
2. λογικές διεπαφές

Φυσική διεπαφήαυτή είναι η τελική θύρα σύνδεσης (μια υποδοχή με μια ομάδα ηλεκτρικών επαφών). Για παράδειγμα - διεπαφή. ΕΝΑ ζεύγος λιμένων, που συνδέεται με υποδοχές και καλώδιο ονομάζεται γραμμή (κανάλι) μετάδοσης δεδομένων.

Μια λογική διεπαφή είναι ένα σύνολο κανόνων (πρωτόκολλο) που ορίζει την ίδια τη λογική της ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ συσκευών που συνδέονται μέσω μιας γραμμής (δίκτυο).

Η οργάνωση της μεταφοράς δεδομένων σε ένα δίκτυο υπολογιστών λαμβάνει χώρα σε στενή αλληλεπίδραση αυτών των δύο διεπαφών: ενός φυσικού στοιχείου (κάρτα δικτύου) και ενός λογικού (του προγράμματος οδήγησης).

Απαραίτητη προϋπόθεση για την επιτυχή εφαρμογή οποιασδήποτε τεχνολογίας μετάδοσης δεδομένων είναι η παρουσία ενός πρόσθετου στοιχείου στη ροή δεδομένων - πρωτόκολλο μετάδοσης.

Ένα πρωτόκολλο μεταφοράς λογικού επιπέδου είναι ένα σύνολο κανόνων που διέπουν την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ διαφορετικών εφαρμογών ή συσκευών. Αυτοί οι κανόνες ορίζουν έναν ενιαίο τρόπο μετάδοσης μηνυμάτων και χειρισμού σφαλμάτων μετάδοσης. Σε φυσικό επίπεδο, ένα πρωτόκολλο είναι ένα σύνολο δεδομένων υπηρεσίας που συνδέεται με τα κύρια πακέτα (πλαίσια) πληροφοριών, χωρίς τα οποία η αποτελεσματική αλληλεπίδραση στο δίκτυο είναι απλώς αδύνατη.

Το πρωτόκολλο πρέπει να αφαιρεί (αγνοεί) το συγκεκριμένο μέσο μετάδοσης, καθήκον του είναι να παρέχει αξιόπιστη επικοινωνία μεταξύ των κόμβων στο σύννεφο διακόπτη.

Ας δούμε τη διαδικασία οργάνωσης της μεταφοράς δεδομένων με περισσότερες λεπτομέρειες!

Πρώτον, αυτό συμβαίνει: η εφαρμογή (πρόγραμμα) ζητά άδεια από το λειτουργικό σύστημα να επικοινωνεί δικτύωση με άλλη συσκευή (εκτυπωτής, απομακρυσμένος υπολογιστής, κάμερα παρακολούθησης κ.λπ.) Το λειτουργικό σύστημα δίνει μια εντολή στο πρόγραμμα οδήγησης της κάρτας δικτύου, το οποίο φορτώνει την πρώτο μέρος των δεδομένων στο buffer της κάρτας και εκκινεί τη διασύνδεση για μετάδοση

Στο άλλο άκρο της γραμμής (δίκτυο), η απομακρυσμένη συσκευή λαμβάνει εισερχόμενα δεδομένα στο buffer της κάρτας δικτύου της. Μετά το τέλος της μετάδοσης, το πρωτόκολλο ελέγχει εάν υπάρχουν σφάλματα στα μεταδιδόμενα μέρη (πακέτα) δεδομένων (εάν χρειάζεται, ζητά την αναμετάδοσή τους) και φορτώνει τα δεδομένα που λαμβάνονται από το buffer της κάρτας στον προηγουμένως δεσμευμένο χώρο RAM. Από εκεί, η τελική εφαρμογή (πρόγραμμα) ανακτά πληροφορίες και συνεργάζεται με αυτές.

Ακολουθεί ένα διάγραμμα για σαφήνεια (με δυνατότητα κλικ):

Με βάση όλα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, μπορούμε να καταλήξουμε στο εξής συμπέρασμα: οι τεχνολογίες κατασκευής δικτύων καταλήγουν στη σύνδεση απομακρυσμένων συσκευών ηλεκτρικά και πληροφοριακά! Εκείνοι. - δημιουργήστε μια φυσική μέσο μετάδοσης(καλωδιακή, ασύρματη) και παρέχει κοινό πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένωνμέσω του δικτύου.

ΠελάτηςΑυτή είναι μια ενότητα (πρόγραμμα, υπηρεσία, ξεχωριστός υπολογιστής) που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία και τη μετάδοση μηνυμάτων (αιτημάτων) στους πόρους μιας απομακρυσμένης συσκευής (διακομιστή), που ακολουθείται από τη λήψη αποτελεσμάτων από αυτήν και τη μετάδοσή τους στις αντίστοιχες εφαρμογές του πελάτη.

ΥπηρέτηςΑυτή είναι μια ενότητα (πρόγραμμα, υπηρεσία...) που περιμένει συνεχώς αιτήματα από πελάτες να φτάσουν από το δίκτυο και εξυπηρετεί (με τη συμμετοχή του τοπικού λειτουργικού συστήματος) αυτά τα αιτήματα.

Ένας διακομιστής μπορεί να εξυπηρετήσει πολλούς πελάτες ταυτόχρονα.Ακολουθεί ένα άλλο παράδειγμα: η βάση δεδομένων με την οποία συνεργάζονται οι πελάτες. Έχουν εγκατεστημένες μονάδες προγράμματος πελάτη που συνδέονται με τη βάση δεδομένων και υποστηρίζουν μόνο μια γραφική διεπαφή για εργασία με αυτήν. Όλοι οι υπολογισμοί και η επεξεργασία πραγματοποιούνται στον διακομιστή και χρησιμοποιώντας τους πόρους του.

Ας δούμε έναν άλλο ορισμό! Το στοιχείο πελάτη-διακομιστή, το οποίο παρέχει πρόσβαση σε κάποιο πόρο υπολογιστή μέσω του δικτύου, καλείται υπηρεσία δικτύου. Επιπλέον, κάθε υπηρεσία σχετίζεται με έναν συγκεκριμένο τύπο πόρων δικτύου.

Για παράδειγμα: η υπηρεσία εκτύπωσης μας επιτρέπει να εκτυπώνουμε έγγραφα σε έναν εκτυπωτή δικτύου και η υπηρεσία αρχείων μας επιτρέπει να έχουμε πρόσβαση σε δεδομένα που βρίσκονται σε απομακρυσμένους υπολογιστές. Για την πλοήγηση στο Διαδίκτυο υπάρχει μια υπηρεσία Ιστού, η οποία αποτελείται από ένα τμήμα διακομιστή (διακομιστής Ιστού) και ένα τμήμα πελάτη (περιηγητή Ιστού) του χρήστη (IE, Opera, Firefox κ.λπ.)

Υπό το πρίσμα όλων των παραπάνω, οι τεχνολογίες μεταφοράς δεδομένων θα πρέπει να βασίζονται όχι μόνο σε λειτουργικά συστήματα, αλλά σε λειτουργικά συστήματα δικτύου που παρέχουν στον χρήστη πρόσβαση στις πληροφορίες και τους πόρους υλικού άλλων υπολογιστών. Επιπλέον, αυτά τα λειτουργικά συστήματα, σύμφωνα με τους ορισμούς που αναφέρθηκαν παραπάνω, χωρίζονται επίσης σε δύο μεγάλες κατηγορίες: λειτουργικό σύστημα διακομιστή και πελάτη.

Τα συστήματα πελατών υποβάλλουν αιτήματα κυρίως στα στοιχεία διακομιστή άλλων υπολογιστών και στα στοιχεία διακομιστή υπηρέτηςΤα OS παρέχουν αυτές τις υπηρεσίες. Φυσικά, αυτή τη στιγμή, σχεδόν κάθε σύγχρονο λειτουργικό σύστημα είναι ικανό να εκτελεί τόσο το ρόλο του πελάτη όσο και του διακομιστή. Τα συστήματα διακομιστών απλά δημιουργήθηκαν αρχικά για να εξυπηρετούν τον μέγιστο αριθμό αιτημάτων και να έχουν καλύτερη ανοχή σφαλμάτων (αξιοπιστία).

Εδώ, για παράδειγμα, είναι τι είδους «παιχνίδι» έχουμε στο δωμάτιο του διακομιστή μας:

Αλλά για αυτήν άλλη φορά :)

Ας μιλήσουμε τώρα για αυτό: οι σύγχρονες (ψηφιακές) τεχνολογίες μετάδοσης σήματος συνδέονται με τη μετατροπή (κωδικοποίηση) του. Για τι το χρειαζόμαστε αυτό; Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για αυτό:

1. Πρόληψη σφαλμάτων μετάδοσης δεδομένων (λόγω σίγουρης αναγνώρισης σήματος από την πλευρά λήψης)
2. Τα δεδομένα μεταφέρονται πιο γρήγορα (λόγω της μεγαλύτερης πυκνότητας χρήσιμων πληροφοριών στη ροή)

Όπως μπορείτε να δείτε, αυτοί είναι ήδη δύο πολύ καλοί λόγοι για να δώσετε τη δέουσα προσοχή στις μεθόδους κωδικοποίησης :)

Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει δύο σήματα: αναλογικό (κόκκινη γραμμή) και ψηφιακό (μαύρα "βήματα")

Σε αυτή την περίπτωση, η αναλογική ακολουθία ψηφιοποιήθηκε (δειγματοληψία) σε συγκεκριμένη συχνότητα. Όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα δειγματοληψίας, τόσο μικρότερο θα είναι το βήμα μας τα «βήματα» μας και τόσο πιο παρόμοιο θα είναι το ψηφιοποιημένο σήμα με το αρχικό (κόκκινο).

Παρόμοιες διαδικασίες συμβαίνουν κατά τη δειγματοληψία (ψηφιοποίηση) της φωνής μας, που λαμβάνεται από την είσοδο του μικροφώνου.

Χρησιμοποιείται στους υπολογιστές δυάδικος κώδικας. Μέσα σε έναν υπολογιστή, αυτό ισοδυναμεί με δύο καταστάσεις: την παρουσία και την απουσία ηλεκτρικής τάσης (λογικό "μηδέν" ή "ένα"). Εδώ όλα είναι απλά: υπάρχει ένα ρεύμα - "ένα", δεν υπάρχει ρεύμα - "μηδέν".

Οι σύγχρονες τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων καθιστούν δυνατή την κωδικοποίηση του σήματος με άλλους (πιο αποτελεσματικούς) τρόπους. Αλλά πρώτα, μια ακόμη μικρή ταξινόμηση. Σύμφωνα με τον τρόπο υλοποίησης, η διαδικασία χωρίζεται σε:

1. Φυσική κωδικοποίηση σήματος
2. και - λογικό (σε υψηλότερο επίπεδο - πάνω από το φυσικό)

Ας ρίξουμε πρώτα μια γρήγορη ματιά στο πρώτο σημείο. Υπάρχουν, για παράδειγμα, πιθανή μέθοδο κωδικοποίησης, στο οποίο το ένα αντιστοιχεί σε ένα επίπεδο τάσης (ένα δυναμικό) και το μηδέν σε ένα άλλο. Και πότε παλμική μέθοδος, παλμοί διαφορετικών πολικοτήτων χρησιμοποιούνται για την αναπαράσταση αριθμών.

Για την τεχνολογία κωδικοποίησης, ένα συγκεκριμένο πρόβλημα κατά τη μετάδοση δεδομένων είναι ότι οι εξωτερικές (σε σχέση με τον ίδιο τον υπολογιστή) γραμμές μετάδοσης δεδομένων μπορούν να τεντωθούν σε μεγάλες αποστάσεις και υπόκεινται σε διάφορες παρεμβολές και παρεμβολές. Αυτό οδηγεί σε παραμόρφωση των παλμών μετάδοσης ορθογώνιου σήματος αναφοράς και χρειάζονται νέοι (αξιόπιστοι) αλγόριθμοι για την κωδικοποίηση και τη μετάδοσή του.

Στα δίκτυα υπολογιστών χρησιμοποιείται ως δυνητικός, Έτσι σφυγμόςκωδικοποίηση. Χρησιμοποιείται επίσης η ακόλουθη μέθοδος μετάδοσης δεδομένων: διαμόρφωση.

Με τη διαμόρφωση, τα διακριτά δεδομένα μεταδίδονται χρησιμοποιώντας ένα ημιτονοειδές σήμα της συχνότητας που μεταδίδεται καλά από τη διαθέσιμη γραμμή επικοινωνίας.

Οι δύο πρώτες επιλογές μετατροπής χρησιμοποιούνται για γραμμές υψηλής ποιότητας και η διαμόρφωση χρησιμοποιείται σε κανάλια με ισχυρή παραμόρφωση σήματος. Η διαμόρφωση, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται σε δίκτυα ευρείας περιοχής για τη μετάδοση κίνησης μέσω αναλογικών τηλεφωνικών γραμμών, οι οποίες έχουν σχεδιαστεί ειδικά για μετάδοση φωνής (αναλογική) και επομένως δεν είναι κατάλληλες για μετάδοση ψηφιακών παλμών.

Η ίδια η μέθοδος μετάδοσης επηρεάζεται επίσης από κάτι τέτοιο όπως ο αριθμός των αγωγών (πυρήνων) στις γραμμές επικοινωνίας. Για να μειωθεί το κόστος τους, συχνά μειώνεται ο αριθμός των καλωδίων. Με αυτήν την τεχνολογία, η μεταφορά δεδομένων πραγματοποιείται σειριακά και όχι παράλληλα (όπως συνηθίζεται για τις γραμμές επικοινωνίας μέσα σε έναν υπολογιστή).

Οι μέθοδοι κωδικοποίησης σε φυσικό επίπεδο περιλαμβάνουν αλγόριθμους όπως π.χ NRZ(Μηδενικό χωρίς επιστροφή), Κωδικός Μάντσεστερ ( Μάντσεστερ), MLT-3(Πολυεπίπεδη μετάδοση) και μια σειρά από άλλα. Δεν βλέπω πολύ νόημα να ασχοληθώ λεπτομερώς με αυτά· αν είναι ενδιαφέρον, μπορείτε πάντα να διαβάσετε γι' αυτά στο Διαδίκτυο. Με λίγα λόγια, ξέφυγα! :)

Ας πούμε λίγα λόγια για τη λογική κωδικοποίηση. Όπως υποδηλώνει το όνομα, πραγματοποιείται πάνω από το φυσικό (επικαλύπτοντάς το) και χρησιμεύει για την παροχή πρόσθετης αξιοπιστίας κατά τη μετάδοση δεδομένων. Πως?

Για παράδειγμα: εάν η φύση του μεταδιδόμενου σήματος δεν αλλάξει για μεγάλο χρονικό διάστημα (κατά τη μετάδοση μεγάλων ακολουθιών λογικών μηδενικών ή μονάδων), ο δέκτης μπορεί να κάνει ένα σφάλμα κατά την ανάγνωση του επόμενου bit πληροφοριών. Απλώς δεν θα είναι σε θέση να αποσυνθέσει τη συνολική ροή δεδομένων σε μεμονωμένα στοιχεία και, ως αποτέλεσμα, να συναρμολογήσει σωστά την αρχική δομή από αυτά στο buffer του.

Η λογική κωδικοποίηση (στην οποία υποβάλλεται η αρχική ακολουθία δεδομένων) εισάγει τα δικά της bits με το αντίθετο νόημα σε μεγάλες ακολουθίες bit ή ακόμη και τα αντικαθιστά με άλλες ακολουθίες. Επιπλέον, σας επιτρέπει να βελτιώσετε τα φασματικά χαρακτηριστικά του σήματος, γενικά - για να απλοποιήσετε την αποκωδικοποίησή του και επιπλέον - να μεταδώσετε πρόσθετα σήματα ελέγχου υπηρεσίας στη γενική ροή.

Βασικά, τρεις τεχνολογίες χρησιμοποιούνται για τη λογική μετατροπή:

1. λίγο γέμιση
2. περιττή κωδικοποίηση
3. ανακατεύοντας

Επίσης - δεν θα μείνω χωριστά (για να μην σας κουράσω) :) Ελπίζω να καταλάβατε την κύρια ιδέα!

Θα αναφέρω εν συντομία με το ακόλουθο στιγμιότυπο οθόνης:

Εδώ μπορείτε να δείτε πώς φαίνεται το ίδιο σήμα όταν εφαρμόζονται διαφορετικοί αλγόριθμοι σε αυτό:

Οι τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων έχουν μια σειρά από άλλα προβλήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν. Και ένα από αυτά είναι το πρόβλημα του αμοιβαίου συγχρονισμού του πομπού ενός υπολογιστή και του δέκτη ενός άλλου. Συμφωνήστε ότι θα είναι δύσκολο να κατανοήσετε τη ροή δεδομένων εάν δύο συσκευές αρχίσουν να τη δημιουργούν ταυτόχρονα "προς" την άλλη. Θα γίνει χαμός! :)

Το πρόβλημα του συγχρονισμού απομακρυσμένων υπολογιστών μπορεί να λυθεί με διάφορους τρόπους: με την ανταλλαγή ειδικών παλμών ρολογιού ή με τη μεταφορά δεδομένων υπηρεσίας που δεν σχετίζονται με την κύρια ροή πληροφοριών. Μία από τις τυπικές τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την αύξηση της αξιοπιστίας της μετάδοσης είναι η καταμέτρηση άθροισμα ελέγχουκάθε byte (μπλοκ bytes) και μετάδοση αυτής της τιμής στην πλευρά λήψης.

Σημείωση:άθροισμα ελέγχου είναι - κάποια τιμή που υπολογίζεται «επιβάλλοντας» έναν συγκεκριμένο αλγόριθμο στα δεδομένα και χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ακεραιότητάς τους κατά τη μετάδοση. Τα αθροίσματα ελέγχου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη γρήγορη σύγκριση δύο συνόλων δεδομένων για να δούμε αν είναι πανομοιότυπα. Διαφορετικά δεδομένα θα έχουν διαφορετικά αθροίσματα ελέγχου.

Μια άλλη τεχνολογία για την επιβεβαίωση της ακεραιότητας των δεδομένων είναι η ανταλλαγή μεταξύ αλληλεπιδρώντων συσκευών υπηρεσίας σήματα-παραλαβές, επιβεβαιώνοντας την ορθότητα της λήψης. Συχνά αυτή η λειτουργία περιλαμβάνεται από προεπιλογή στο ίδιο το πρωτόκολλο επικοινωνίας δικτύου.

Οι τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων περιλαμβάνουν τη μεταφορά πληροφοριών από τον έναν υπολογιστή στον άλλο - και προς τις δύο κατευθύνσεις. Ακόμη και όταν μας φαίνεται ότι λαμβάνουμε μόνο δεδομένα (για παράδειγμα, κατεβάζουμε μουσική), στην πραγματικότητα, η ανταλλαγή πηγαίνει προς δύο κατευθύνσεις. Υπάρχει απλώς μια κύρια ροή δεδομένων (που μας ενδιαφέρει - μουσική) και μια βοηθητική (υπηρεσία) ροή που πηγαίνει προς την αντίθετη κατεύθυνση, που σχηματίζεται από Vitanciasσχετικά με την επιτυχημένη (ή αποτυχημένη) μεταφορά.

Ανάλογα με το αν μπορούν να μεταδώσουν δεδομένα και προς τις δύο κατευθύνσεις ή όχι, τα φυσικά κανάλια χωρίζονται σε διάφορους τύπους:

• Κανάλι διπλής όψης- εξασφαλίζει ταυτόχρονη μετάδοση πληροφοριών και προς τις δύο κατευθύνσεις.Το Duplex μπορεί να αποτελείται από δύο ανεξάρτητα φυσικά μέσα (ένας αγωγός για λήψη και ο δεύτερος για μετάδοση). Είναι επίσης πιθανό να χρησιμοποιείται ένα μέσο για την παροχή διπλής όψης. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται πρόσθετοι αλγόριθμοι σε πελάτες για να διαχωρίσουν κάθε ροή δεδομένων από τη γενική σειρά πληροφοριών.
• Κανάλι μισής διπλής όψης- παρέχει επίσης μετάδοση και προς τις δύο κατευθύνσεις, αλλά όχι ταυτόχρονα, αλλά με τη σειρά του. Εκείνοι. Για ορισμένο χρονικό διάστημα, τα δεδομένα μεταδίδονται προς μία κατεύθυνση και μετά προς την αντίθετη κατεύθυνση.
• Κανάλι Simplex- επιτρέπει τη μετάδοση πληροφοριών προς μία μόνο κατεύθυνση. Το Duplex μπορεί να αποτελείται από δύο κανάλια simplex.

Α, πολλά γράμματα :) Νομίζω ότι είναι αρκετά για σήμερα, θα προχωρήσουμε σταδιακά. Στα επόμενα άρθρα σίγουρα θα συνεχίσουμε τη γνωριμία μας, αλλά προς το παρόν - αντίο, και - μέχρι τα επόμενα άρθρα!

Τέλος, δείτε το επίκαιρο βίντεο:

Οι περισσότεροι κάτοικοι των σύγχρονων πόλεων μεταδίδουν ή λαμβάνουν κάποιο είδος δεδομένων κάθε μέρα. Αυτό θα μπορούσε να είναι αρχεία υπολογιστή, μια τηλεοπτική εικόνα, μια ραδιοφωνική εκπομπή - οτιδήποτε αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη χρήσιμη πληροφορία. Υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός τεχνολογικών μεθόδων για τη μετάδοση δεδομένων. Ταυτόχρονα, σε πολλά τμήματα λύσεων πληροφόρησης, ο εκσυγχρονισμός των σχετικών καναλιών πραγματοποιείται με απίστευτα δυναμικούς ρυθμούς. Οι συμβατικές τεχνολογίες, που φαίνεται ότι μπορούν να ικανοποιήσουν τις ανθρώπινες ανάγκες, αντικαθίστανται από νέες, πιο προηγμένες. Πιο πρόσφατα, η πρόσβαση στο Διαδίκτυο μέσω κινητού τηλεφώνου θεωρήθηκε σχεδόν εξωτική, αλλά σήμερα αυτή η επιλογή είναι γνωστή στους περισσότερους ανθρώπους. Οι σύγχρονες ταχύτητες μεταφοράς αρχείων μέσω Διαδικτύου, μετρημένες σε εκατοντάδες megabits ανά δευτερόλεπτο, φαινόταν κάτι φανταστικό στους πρώτους χρήστες του Παγκόσμιου Ιστού. Με ποιους τύπους υποδομών μπορούν να μεταφερθούν δεδομένα; Τι μπορεί να καθορίσει την επιλογή του ενός ή του άλλου καναλιού;

Βασικοί μηχανισμοί μεταφοράς δεδομένων

Η έννοια της μετάδοσης δεδομένων μπορεί να συσχετιστεί με διάφορα τεχνολογικά φαινόμενα. Γενικά, συνδέεται με τον κλάδο των επικοινωνιών υπολογιστών. Η μεταφορά δεδομένων σε αυτή την πτυχή είναι η ανταλλαγή αρχείων (αποστολή, λήψη), φακέλων και άλλες υλοποιήσεις κώδικα μηχανής.

Ο εν λόγω όρος μπορεί επίσης να συσχετίζεται με τη μη ψηφιακή σφαίρα των επικοινωνιών. Για παράδειγμα, η μετάδοση τηλεοπτικού σήματος, ραδιοφώνου και η λειτουργία τηλεφωνικών γραμμών - αν δεν μιλάμε για σύγχρονα όργανα υψηλής τεχνολογίας - μπορεί να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας αναλογικές αρχές. Στην περίπτωση αυτή, η μετάδοση δεδομένων είναι η μετάδοση ηλεκτρομαγνητικών σημάτων μέσω ενός ή άλλου καναλιού.

Μια ενδιάμεση θέση μεταξύ δύο τεχνολογικών υλοποιήσεων μετάδοσης δεδομένων - ψηφιακής και αναλογικής - μπορούν να καταλάβουν οι κινητές επικοινωνίες. Το γεγονός είναι ότι ορισμένες από τις σχετικές τεχνολογίες επικοινωνίας ανήκουν στον πρώτο τύπο - για παράδειγμα, επικοινωνίες GSM, 3G ή 4G Διαδίκτυο, άλλες χαρακτηρίζονται από λιγότερη μηχανογράφηση και επομένως μπορούν να θεωρηθούν αναλογικές - για παράδειγμα, φωνητικές επικοινωνίες στο AMPS ή το NTT πρότυπα.

Ωστόσο, η σύγχρονη τάση στην ανάπτυξη των τεχνολογιών επικοινωνίας είναι τέτοια που τα κανάλια μετάδοσης δεδομένων, ανεξάρτητα από το είδος των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω αυτών, «ψηφιοποιούνται» ενεργά. Στις μεγάλες ρωσικές πόλεις είναι δύσκολο να βρείτε τηλεφωνικές γραμμές που λειτουργούν σύμφωνα με αναλογικά πρότυπα. Τεχνολογίες όπως το AMPS χάνουν σταδιακά τη σημασία τους και αντικαθίστανται από πιο προηγμένες. Η τηλεόραση και το ραδιόφωνο γίνονται ψηφιακά. Έτσι, έχουμε το δικαίωμα να εξετάζουμε τις σύγχρονες τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων κυρίως σε ψηφιακό πλαίσιο. Αν και η ιστορική πτυχή της χρήσης ορισμένων αποφάσεων θα είναι σίγουρα πολύ χρήσιμη για εξερεύνηση.

Τα σύγχρονα συστήματα μετάδοσης δεδομένων μπορούν να ταξινομηθούν σε 3 κύριες ομάδες: αυτά που εφαρμόζονται σε δίκτυα υπολογιστών, αυτά που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα κινητής τηλεφωνίας, τα οποία αποτελούν τη βάση για την οργάνωση τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών εκπομπών. Ας εξετάσουμε τις ιδιαιτερότητές τους με περισσότερες λεπτομέρειες.

Τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών

Το κύριο αντικείμενο της μεταφοράς δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών, όπως σημειώσαμε παραπάνω, είναι μια συλλογή αρχείων, φακέλων και άλλων προϊόντων εφαρμογής κώδικα μηχανής (για παράδειγμα, πίνακες, στοίβες κ.λπ.). Οι σύγχρονες ψηφιακές επικοινωνίες μπορούν να λειτουργούν με βάση μια ποικιλία προτύπων. Μεταξύ των πιο κοινών είναι το TCP-IP. Η κύρια αρχή του είναι να εκχωρεί μια μοναδική διεύθυνση IP σε έναν υπολογιστή, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κύριο σημείο αναφοράς κατά τη μεταφορά δεδομένων.

Η ανταλλαγή αρχείων στα σύγχρονα ψηφιακά δίκτυα μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση ενσύρματων τεχνολογιών ή τεχνολογιών που δεν περιλαμβάνουν καλώδιο. Η ταξινόμηση των αντίστοιχων υποδομών του πρώτου τύπου μπορεί να πραγματοποιηθεί με βάση τον συγκεκριμένο τύπο σύρματος. Στα σύγχρονα δίκτυα υπολογιστών χρησιμοποιούνται συχνότερα τα ακόλουθα:

Συνεστραμμένα ζεύγη?

Καλώδια οπτικών ινών.

Ομοαξονικά καλώδια;

Καλώδια USB?

Καλώδια τηλεφώνου.

Κάθε ένας από τους αναφερόμενους τύπους καλωδίων έχει τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, το συνεστραμμένο ζεύγος είναι ένας φθηνός, ευέλικτος και εύκολος στην εγκατάσταση τύπος καλωδίου, αλλά είναι σημαντικά κατώτερος από τις οπτικές ίνες όσον αφορά το εύρος ζώνης (θα εξετάσουμε αυτήν την παράμετρο με περισσότερες λεπτομέρειες λίγο αργότερα). Τα καλώδια USB είναι τα λιγότερο κατάλληλα για μεταφορά δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών, αλλά είναι συμβατά με σχεδόν οποιονδήποτε σύγχρονο υπολογιστή - είναι εξαιρετικά σπάνιο να βρείτε υπολογιστή που δεν είναι εξοπλισμένο με θύρες USB. Τα ομοαξονικά καλώδια προστατεύονται επαρκώς από παρεμβολές και επιτρέπουν τη μετάδοση δεδομένων σε πολύ μεγάλες αποστάσεις.

Χαρακτηριστικά δικτύων δεδομένων υπολογιστών

Θα είναι χρήσιμο να μελετήσουμε μερικά από τα βασικά χαρακτηριστικά των δικτύων υπολογιστών που ανταλλάσσουν αρχεία. Μία από τις πιο σημαντικές παραμέτρους της αντίστοιχης υποδομής είναι η διακίνηση. Αυτό το χαρακτηριστικό σας επιτρέπει να υπολογίσετε ποια μπορεί να είναι η μέγιστη ταχύτητα και ο όγκος των δεδομένων που μεταδίδονται στο δίκτυο. Στην πραγματικότητα, και οι δύο αυτές παράμετροι είναι επίσης βασικές. Η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων είναι ένας πραγματικός δείκτης που αντικατοπτρίζει πόσα αρχεία μπορούν να σταλούν από έναν υπολογιστή στον άλλο σε μια καθορισμένη χρονική περίοδο. Η υπό εξέταση παράμετρος εκφράζεται συχνότερα σε bit ανά δευτερόλεπτο (στην πράξη, κατά κανόνα, σε kilo-, mega-, gigabit, σε ισχυρά δίκτυα - σε terabit).

Ταξινόμηση καναλιών μετάδοσης δεδομένων υπολογιστή

Η ανταλλαγή δεδομένων κατά τη χρήση υποδομής υπολογιστή μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω τριών κύριων τύπων καναλιών: αμφίδρομης, απλής και μισής διπλής όψης. Ο πρώτος τύπος καναλιού υποθέτει ότι η συσκευή που μεταδίδει δεδομένα στον υπολογιστή μπορεί να είναι ταυτόχρονα και δέκτης. Οι συσκευές Simplex, με τη σειρά τους, μπορούν να λαμβάνουν μόνο σήματα. Οι συσκευές Half-duplex επιτρέπουν τη λειτουργία λήψης και μετάδοσης αρχείων με τη σειρά τους.

Η ασύρματη μετάδοση δεδομένων σε δίκτυα υπολογιστών πραγματοποιείται συχνότερα μέσω προτύπων:

- «μικρή ακτίνα» (θύρες Bluetooth, IR).

- "μεσαία ακτίνα" - Wi-Fi.

- "μακριά ακτίνα" - 3G, 4G, WiMAX.

Η ταχύτητα με την οποία μεταφέρονται τα αρχεία μπορεί να ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με ένα συγκεκριμένο πρότυπο επικοινωνίας, καθώς και με τη σταθερότητα της σύνδεσης και την ασυλία της από παρεμβολές. Το Wi-Fi θεωρείται μία από τις βέλτιστες λύσεις για την οργάνωση οικιακών ενδοεταιρικών δικτύων υπολογιστών. Εάν απαιτείται μετάδοση δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις, χρησιμοποιούνται 3G, 4G, WiMax ή άλλες τεχνολογίες που είναι ανταγωνιστικές με αυτές. Το Bluetooth παραμένει σε ζήτηση, και σε μικρότερο βαθμό, οι θύρες υπερύθρων, καθώς η χρήση τους πρακτικά δεν απαιτεί από τον χρήστη να ρυθμίσει με ακρίβεια τις συσκευές μέσω των οποίων ανταλλάσσονται αρχεία.

Τα πρότυπα «μικρής εμβέλειας» είναι πιο δημοφιλή στη βιομηχανία κινητών συσκευών. Έτσι, η μεταφορά δεδομένων στο Android από άλλο παρόμοιο ή συμβατό λειτουργικό σύστημα πραγματοποιείται συχνά με χρήση Bluetooth. Ωστόσο, οι κινητές συσκευές μπορούν επίσης να ενσωματωθούν με επιτυχία σε δίκτυα υπολογιστών, για παράδειγμα χρησιμοποιώντας Wi-Fi.

Ένα δίκτυο δεδομένων υπολογιστών λειτουργεί με τη χρήση δύο πόρων - του υλικού και του απαραίτητου λογισμικού. Και τα δύο είναι απαραίτητα για την οργάνωση πλήρους ανταλλαγής αρχείων μεταξύ υπολογιστών. Για τη μεταφορά δεδομένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορα προγράμματα. Μπορούν να ταξινομηθούν υπό όρους σύμφωνα με ένα τέτοιο κριτήριο όπως το πεδίο εφαρμογής.

Υπάρχει προσαρμοσμένο λογισμικό προσαρμοσμένο για τη χρήση πόρων Ιστού - τέτοιες λύσεις περιλαμβάνουν προγράμματα περιήγησης. Υπάρχουν προγράμματα που χρησιμοποιούνται ως εργαλείο φωνητικής επικοινωνίας, συμπληρωμένα με τη δυνατότητα οργάνωσης συνομιλιών μέσω βίντεο - για παράδειγμα, Skype.

Υπάρχει λογισμικό που ανήκει στην κατηγορία του συστήματος. Οι αντίστοιχες λύσεις μπορεί να έχουν μικρή ή καθόλου αλληλεπίδραση με τον χρήστη, αλλά η λειτουργικότητά τους μπορεί να είναι απαραίτητη για την ενεργοποίηση της κοινής χρήσης αρχείων. Κατά κανόνα, τέτοιο λογισμικό λειτουργεί στο επίπεδο των προγραμμάτων παρασκηνίου στη δομή του λειτουργικού συστήματος. Αυτοί οι τύποι λογισμικού σάς επιτρέπουν να συνδέσετε έναν υπολογιστή σε μια υποδομή δικτύου. Με βάση τέτοιες συνδέσεις, μπορούν ήδη να χρησιμοποιηθούν εργαλεία χρήστη - προγράμματα περιήγησης, προγράμματα για την οργάνωση συνομιλιών μέσω βίντεο κ.λπ. Οι λύσεις συστήματος είναι επίσης σημαντικές για τη διασφάλιση της σταθερότητας των συνδέσεων δικτύου μεταξύ των υπολογιστών.

Υπάρχει λογισμικό σχεδιασμένο για τη διάγνωση των συνδέσεων. Έτσι, εάν μια αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ υπολογιστών αποτραπεί από ένα ή άλλο σφάλμα μεταφοράς δεδομένων, τότε μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας ένα κατάλληλο διαγνωστικό πρόγραμμα. Η χρήση διαφορετικών τύπων λογισμικού είναι ένα από τα βασικά κριτήρια για τη διάκριση μεταξύ ψηφιακών και αναλογικών τεχνολογιών. Όταν χρησιμοποιείται ένας παραδοσιακός τύπος υποδομής μετάδοσης δεδομένων, οι λύσεις λογισμικού, κατά κανόνα, έχουν ασύγκριτα λιγότερη λειτουργικότητα από ό,τι κατά την κατασκευή δικτύων που βασίζονται σε ψηφιακές έννοιες.

Τεχνολογίες μετάδοσης δεδομένων σε κυψελωτά δίκτυα

Ας μελετήσουμε τώρα πώς μπορούν να μεταδοθούν δεδομένα σε άλλες υποδομές μεγάλης κλίμακας - κυψελωτά δίκτυα. Κατά την εξέταση αυτού του τεχνολογικού τμήματος, θα είναι χρήσιμο να δοθεί προσοχή στην ιστορία της ανάπτυξης σχετικών λύσεων. Γεγονός είναι ότι τα πρότυπα με τα οποία μεταδίδονται δεδομένα στα κυψελωτά δίκτυα αναπτύσσονται πολύ δυναμικά. Μερικές από τις λύσεις που συζητήσαμε παραπάνω και χρησιμοποιούνται σε δίκτυα υπολογιστών παραμένουν σχετικές για πολλές δεκαετίες. Αυτό φαίνεται ιδιαίτερα καθαρά στο παράδειγμα των ενσύρματων τεχνολογιών - ομοαξονικό καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, καλώδια οπτικών ινών εισήχθησαν στην πρακτική των επικοινωνιών υπολογιστών πριν από πολύ καιρό, αλλά ο πόρος για τη χρήση τους δεν έχει εξαντληθεί. Με τη σειρά του, στη βιομηχανία κινητής τηλεφωνίας σχεδόν κάθε χρόνο εμφανίζονται νέες ιδέες που μπορούν να εφαρμοστούν στην πράξη με διάφορους βαθμούς έντασης.

Έτσι, η εξέλιξη της κυψελοειδούς τεχνολογίας ξεκινά με την εισαγωγή των αρχαιότερων προτύπων, όπως το NMT, στις αρχές της δεκαετίας του '80. Μπορεί να σημειωθεί ότι οι δυνατότητές του δεν περιορίζονταν στην παροχή φωνητικών επικοινωνιών. Η μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύων NMT ήταν επίσης δυνατή, αλλά με πολύ χαμηλή ταχύτητα - περίπου 1,2 Kbps.

Το επόμενο βήμα στην τεχνολογική εξέλιξη στην αγορά των κινητών επικοινωνιών συνδέθηκε με την εισαγωγή του προτύπου GSM. Ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων κατά τη χρήση του υποτέθηκε ότι είναι πολύ υψηλότερος από ό,τι στην περίπτωση χρήσης NMT - περίπου 9,6 Kbps. Στη συνέχεια, το πρότυπο GSM συμπληρώθηκε με τεχνολογία HSCSD, η χρήση της οποίας επέτρεπε στους συνδρομητές κινητής τηλεφωνίας να μεταδίδουν δεδομένα με ταχύτητα 57,6 Kbps.

Αργότερα, εμφανίστηκε το πρότυπο GPRS, μέσω του οποίου κατέστη δυνατός ο διαχωρισμός της τυπικής κίνησης "υπολογιστή" που μεταδίδεται μέσω κυψελοειδών καναλιών από την κίνηση φωνής. Ο ρυθμός μεταφοράς δεδομένων κατά τη χρήση GPRS μπορεί να φτάσει περίπου τα 171,2 Kbps. Η επόμενη τεχνολογική λύση που εισήγαγαν οι εταιρείες κινητής τηλεφωνίας ήταν το πρότυπο EDGE. Επιτρέπει τη μετάδοση δεδομένων με ταχύτητα 326 Kbps.

Η ανάπτυξη του Διαδικτύου απαιτούσε από τους προγραμματιστές τεχνολογιών κινητής επικοινωνίας να εισαγάγουν λύσεις που θα μπορούσαν να γίνουν ανταγωνιστικές με τα ενσύρματα πρότυπα - κυρίως όσον αφορά την ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων, καθώς και τη σταθερότητα της σύνδεσης. Ένα σημαντικό βήμα προόδου ήταν η εισαγωγή του προτύπου UMTS στην αγορά. Αυτή η τεχνολογία κατέστησε δυνατή τη διασφάλιση της ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ των συνδρομητών ενός φορέα εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας σε ταχύτητες έως και 2 Mbit/s.

Αργότερα εμφανίστηκε το πρότυπο HSDPA, στο οποίο μπορούσαν να μεταδοθούν και να ληφθούν αρχεία με ταχύτητες έως και 14,4 Mbit/s. Πολλοί ειδικοί της ψηφιακής βιομηχανίας πιστεύουν ότι από τη στιγμή που εισήχθη η τεχνολογία HSDPA οι φορείς εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας άρχισαν να ανταγωνίζονται άμεσα τους παρόχους Διαδικτύου χρησιμοποιώντας καλωδιακές συνδέσεις.

Στα τέλη του 2000, εμφανίστηκε το πρότυπο LTE και τα ανταγωνιστικά του ανάλογα, μέσω των οποίων οι συνδρομητές φορέων κινητής τηλεφωνίας μπορούσαν να ανταλλάσσουν αρχεία με ταχύτητες αρκετών εκατοντάδων megabit. Μπορεί να σημειωθεί ότι τέτοιοι πόροι δεν είναι πάντα διαθέσιμοι ακόμη και για χρήστες σύγχρονων ενσύρματων καναλιών. Οι περισσότεροι Ρώσοι πάροχοι παρέχουν στους συνδρομητές τους ένα κανάλι μετάδοσης δεδομένων με ταχύτητα που δεν υπερβαίνει τα 100 Mbit/sec, στην πράξη - τις περισσότερες φορές αρκετές φορές λιγότερο.

Γενιές Κυτταρικών Τεχνολογιών

Το πρότυπο NMT ανήκει γενικά στη γενιά 1G. Οι τεχνολογίες GPRS και EDGE ταξινομούνται συχνά ως 2G, HSDPA ως 3G, LTE ως 4G. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι κάθε μία από τις αναφερόμενες λύσεις έχει ανταγωνιστικά ανάλογα. Για παράδειγμα, ορισμένοι ειδικοί περιλαμβάνουν το WiMAX ως τέτοιο σε σχέση με το LTE. Άλλες ανταγωνιστικές λύσεις σε σχέση με το LTE στην αγορά τεχνολογίας 4G είναι το 1xEV-DO, το IEEE 802.20. Υπάρχει μια άποψη σύμφωνα με την οποία το πρότυπο LTE εξακολουθεί να μην είναι απολύτως σωστό να ταξινομηθεί ως 4G, καθώς όσον αφορά τη μέγιστη ταχύτητα υπολείπεται ελαφρώς του δείκτη που ορίζεται σε σχέση με το εννοιολογικό 4G, το οποίο είναι 1 Gbit/sec. Έτσι, είναι πιθανό ότι σύντομα θα εμφανιστεί ένα νέο πρότυπο στην παγκόσμια αγορά κινητής τηλεφωνίας, ίσως ακόμη πιο προηγμένο από το 4G και ικανό να παρέχει μετάδοση δεδομένων με τόσο εντυπωσιακή ταχύτητα. Στο μεταξύ, το LTE είναι από τις λύσεις που υλοποιούνται πιο δυναμικά. Οι κορυφαίοι Ρώσοι πάροχοι εκσυγχρονίζουν ενεργά τη σχετική υποδομή σε ολόκληρη τη χώρα - η διασφάλιση της υψηλής ποιότητας μετάδοσης δεδομένων με χρήση του προτύπου 4G γίνεται ένα από τα βασικά ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα στην αγορά των κινητών επικοινωνιών.

Τεχνολογίες τηλεοπτικών εκπομπών

Οι έννοιες ψηφιακής μετάδοσης δεδομένων μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανία των μέσων ενημέρωσης. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι τεχνολογίες της πληροφορίας δεν εισήχθησαν πολύ ενεργά στην οργάνωση τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών εκπομπών, κυρίως λόγω της περιορισμένης κερδοφορίας των αντίστοιχων βελτιώσεων. Συχνά χρησιμοποιήθηκαν λύσεις που συνδύαζαν ψηφιακές και αναλογικές τεχνολογίες. Έτσι, η υποδομή του τηλεκέντρου θα μπορούσε να «μηχανογραφηθεί πλήρως». Ωστόσο, μεταδόθηκαν αναλογικά προγράμματα για συνδρομητές τηλεοπτικών δικτύων.

Καθώς το Διαδίκτυο εξαπλώνεται και τα κανάλια μετάδοσης δεδομένων υπολογιστών γίνονται φθηνότερα, οι παίκτες στη βιομηχανία της τηλεόρασης και του ραδιοφώνου άρχισαν να «ψηφιοποιούν» ενεργά την υποδομή τους και να την ενσωματώνουν με λύσεις πληροφορικής. Σε διάφορες χώρες του κόσμου, έχουν εγκριθεί πρότυπα για τηλεοπτικές εκπομπές σε ψηφιακή μορφή. Από αυτά, τα πιο κοινά είναι τα DVB, προσαρμοσμένα για την ευρωπαϊκή αγορά, το ATSC, που χρησιμοποιείται στις ΗΠΑ, το ISDB, που χρησιμοποιείται στην Ιαπωνία.

Ψηφιακές λύσεις στη βιομηχανία του ραδιοφώνου

Η τεχνολογία της πληροφορίας συμμετέχει επίσης ενεργά στη βιομηχανία του ραδιοφώνου. Μπορεί να σημειωθεί ότι τέτοιες λύσεις χαρακτηρίζονται από ορισμένα πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα αναλογικά πρότυπα. Έτσι, στις ψηφιακές ραδιοφωνικές εκπομπές, μπορεί να επιτευχθεί σημαντικά υψηλότερη ποιότητα ήχου από ότι όταν χρησιμοποιείτε κανάλια FM. Ένα δίκτυο ψηφιακών δεδομένων δίνει θεωρητικά στους ραδιοφωνικούς σταθμούς τη δυνατότητα να στέλνουν όχι μόνο φωνητική κίνηση, αλλά και οποιοδήποτε άλλο περιεχόμενο πολυμέσων - εικόνες, βίντεο, κείμενα - σε ραδιόφωνα συνδρομητών. Αντίστοιχες λύσεις μπορούν να εφαρμοστούν στην υποδομή οργάνωσης ψηφιακών τηλεοπτικών εκπομπών.

Σύνδεσμοι δορυφορικών δεδομένων

Μια ξεχωριστή κατηγορία θα πρέπει να περιλαμβάνει δορυφορικά κανάλια μέσω των οποίων μπορούν να μεταδοθούν δεδομένα. Τυπικά, έχουμε το δικαίωμα να τα ταξινομήσουμε ως ασύρματα, αλλά η κλίμακα χρήσης τους είναι τέτοια που δεν θα ήταν απολύτως σωστό να συνδυάσουμε τις αντίστοιχες λύσεις σε μια κατηγορία με Wi-Fi και Bluetooth. Τα δορυφορικά κανάλια μετάδοσης δεδομένων μπορούν να χρησιμοποιηθούν - στην πράξη αυτό συμβαίνει - κατά την κατασκευή σχεδόν οποιουδήποτε τύπου επικοινωνιακής υποδομής από αυτές που αναφέρονται παραπάνω.

Χρησιμοποιώντας "πλάκες", μπορείτε να οργανώσετε την ενσωμάτωση υπολογιστών σε ένα δίκτυο, να τους συνδέσετε στο Διαδίκτυο, να εξασφαλίσετε τη λειτουργία τηλεοπτικών και ραδιοφωνικών εκπομπών και να αυξήσετε το επίπεδο τεχνολογίας των υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας. Το κύριο πλεονέκτημα των δορυφορικών καναλιών είναι η πληρότητα. Η μετάδοση δεδομένων μπορεί να πραγματοποιηθεί όταν ενεργοποιηθούν σχεδόν σε οποιοδήποτε μέρος του πλανήτη - καθώς και λήψη - από οπουδήποτε στον κόσμο. Οι δορυφορικές λύσεις έχουν επίσης ορισμένα τεχνολογικά μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, κατά τη μεταφορά αρχείων υπολογιστή χρησιμοποιώντας ένα πιάτο, μπορεί να υπάρχει μια αισθητή καθυστέρηση στην απόκριση ή "ping" - το χρονικό διάστημα μεταξύ της στιγμής αποστολής ενός αρχείου από έναν υπολογιστή και λήψης σε άλλο.

Στις μέρες μας, τα ηλεκτρικά κανάλια επικοινωνίας είναι πιο διαδεδομένα. Πρόκειται για ένα σύνολο τεχνικών συσκευών που διασφαλίζουν τη μετάδοση οποιουδήποτε τύπου μηνύματος από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Εκτελείται χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά σήματα που ταξιδεύουν μέσω καλωδίων ή ραδιοφωνικών σημάτων. Υπάρχουν τηλεπικοινωνιακά κανάλια: τηλέφωνο, τηλέγραφος, φαξ, τηλεόραση, ενσύρματη και ραδιοφωνική μετάδοση, τηλεμηχανική μετάδοση δεδομένων κ.λπ. Αναπόσπαστο μέρος των καναλιών επικοινωνίας είναι οι γραμμές επικοινωνίας - ενσύρματες και ασύρματες (ραδιοεπικοινωνίες). Με τη σειρά του, η ενσύρματη επικοινωνία μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω ηλεκτρικού καλωδίου και γραμμής οπτικών ινών. Και η ραδιοεπικοινωνία πραγματοποιείται στις ζώνες DV, MF, HF και VHF χωρίς τη χρήση αναμεταδοτών, μέσω δορυφορικών καναλιών που χρησιμοποιούν διαστημικούς επαναλήπτες, μέσω γραμμών ραδιοφωνικών αναμετάδοσης που χρησιμοποιούν επίγειους επαναλήπτες και μέσω κυψελοειδών επικοινωνιών χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο επίγειων βασικών ραδιοφωνικών σταθμών.

Ενσύρματες γραμμές επικοινωνίας

Οι ενσύρματες γραμμές τηλεπικοινωνιών χωρίζονται σε καλωδιακές, εναέριες και οπτικές ίνες.

Καλωδιακές γραμμές επικοινωνίας

Οι καλωδιακές γραμμές επικοινωνίας είναι γραμμές επικοινωνίας που αποτελούνται από κατευθυντικά μέσα μετάδοσης (καλώδια), σχεδιασμένα μαζί με συστήματα ενσύρματης μετάδοσης για την οργάνωση της επικοινωνίας. Οι καλωδιακές γραμμές αποτελούνται από κέντρα επικοινωνίας, σημεία αναγέννησης (ενίσχυσης) χωρίς επίβλεψη - NRP, NUP, καλωδιακή διαδρομή.

Αερογραμμές

Οι εναέριες γραμμές χωρίζονται σε γραμμές: τηλεφωνική επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων (MTS), αγροτική τηλεφωνική επικοινωνία (STS), τηλεφωνική επικοινωνία πόλης (CTS) και δίκτυα ραδιοφωνικής μετάδοσης (RS).

Όσον αφορά τη σημασία τους, οι αεροπορικές γραμμές STS. Συνδρομητικές γραμμές STS.

Διαβάστε επίσης:

Ανάπτυξη συνθέτη σήματος ήχου με συμπίεση δεδομένων
Ο σκοπός αυτού του μαθήματος είναι να αναπτύξει έναν συνθεσάιζερ ηχητικών σημάτων με συμπίεση δεδομένων, επιτρέποντας την αναπαραγωγή ηχητικών μηνυμάτων. Οι διοικητικές ομάδες...

Ανάπτυξη και παραγωγή συγκροτήματος ενίσχυσης και ψηφιοποίησης σήματος βασισμένου σε μικροελεγκτή
Η ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής και η ευρεία χρήση της στη βιομηχανική παραγωγή, σε συσκευές και συστήματα ελέγχου για μια μεγάλη ποικιλία αντικειμένων και διαδικασιών είναι σήμερα...

Υπολογισμός χαρακτηριστικών ραδιοζεύξης
Για τη μετάδοση σημάτων από μια κεραία εκπομπής (εκπομπός) σε μια κεραία λήψης ραδιοφώνου, το φυσικό περιβάλλον χρησιμοποιείται συχνά ως γραμμές μετάδοσης ενέργειας. Η γραμμή μεταφοράς ονομάζεται e...