Процесс пересылки данных по каналу связи или компьютерной шине

Обновлено: 07.07.2024

Интернет очень большой и комплексный. Но на базовом уровне это всего лишь связь между различными компьютерами (не только персональными). Эта связь представляет из себя сетевые протоколы передачи данных — набор правил, который определяет порядок и особенности передачи информации для конкретных случаев.

Протоколов большое множество. Про основные из них рассказано далее.

IP — Internet Protocol

Протокол передачи, который первым объединил отдельные компьютеры в единую сеть. Самый примитивный в этом списке. Он является ненадёжным, т. е. не подтверждает доставку пакетов получателю и не контролирует целостность данных. По протоколу IP передача данных осуществляется без установки соединения.

Основная задача этого протокола — маршрутизация датаграмм, т. е. определение пути следования данных по узлам сети.

Популярная версия на текущий момент — IPv4 с 32-битными адресами. Это значит, что в интернете могут хранится 4.29 млрд адресов IPv4. Число большое, но не бесконечное. Поэтому существует версия IPv6, которая поможет решить проблему переполнения адресов, ведь уникальных IPv6 будет 2 ^ 128 адресов (число с 38 знаками).

TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet Protocol

Это стек протоколов TCP и IP. Первый обеспечивает и контролирует надёжную передачу данных и следит за её целостностью. Второй же отвечает за маршрутизацию для отправки данных. Протокол TCP часто используется более комплексными протоколами.

UDP — User Datagram Protocol

Протокол, обеспечивающий передачу данных без предварительного создания соединения между ними. Этот протокол является ненадёжным. В нём пакеты могут не только не дойти, но и прийти не по порядку или вовсе продублироваться.

Основное преимущество UDP протокола заключается в скорости доставки данных. Именно поэтому чувствительные к сетевым задержкам приложения часто используют этот тип передачи данных.

FTP — File Transfer Protocol

Протокол передачи файлов. Его использовали ещё в 1971 году — задолго до появления протокола IP. На текущий момент этим протоколом пользуются при удалённом доступе к хостингам. FTP является надёжным протоколом, поэтому гарантирует передачу данных.

Этот протокол работает по принципу клиент-серверной архитектуры. Пользователь проходит аутентификацию (хотя в отдельных случаях может подключаться анонимно) и получает доступ к файловой системе сервера.

Это не только система доменных имён (Domain Name System), но и протокол, без которого эта система не смогла бы работать. Он позволяет клиентским компьютерам запрашивать у DNS-сервера IP-адрес какого-либо сайта, а также помогает обмениваться базами данных между серверами DNS. В работе этого протокола также используются TCP и UDP.

NTP — Network Time Protocol

Не все протоколы передачи нужны для обмена классического вида информацией. NTP — протокол для синхронизации локальных часов устройства со временем в сети. Он использует алгоритм Марзулло. Благодаря нему протокол выбирает более точный источник времени. NTP работает поверх UDP — поэтому ему удаётся достигать большой скорости передачи данных. Протокол достаточно устойчив к изменениям задержек в сети.

Последняя версия NTPv4 способна достигать точности 10мс в интернете и до 0,2мс в локальных сетях.

SSH — Secure SHell

Протокол для удалённого управления операционной системой с использованием TCP. В SSH шифруется весь трафик, причём с возможностью выбора алгоритма шифрования. В основном это нужно для передачи паролей и другой важной информации.

Также SSH позволяет обрабатывать любые другие протоколы передачи. Это значит, что кроме удалённого управления компьютером, через протокол можно пропускать любые файлы или даже аудио/видео поток.

SSH часто применяется при работе с хостингами, когда клиент может удалённо подключиться к серверу и работать уже оттуда.

В связи и передачи данных , последовательная связь представляет собой процесс отправки данных один бит за один раз, последовательно, по каналу связи или шине компьютера . Это контрастирует с параллельной связью , когда несколько битов передаются целиком по каналу с несколькими параллельными каналами.

Последовательная связь используется для всей дальней связи и большинства компьютерных сетей , где стоимость кабеля и трудности с синхронизацией делают параллельную связь непрактичной. Последовательные компьютерные шины становятся все более распространенными даже на более коротких расстояниях, поскольку улучшенная целостность сигнала и скорость передачи в новых последовательных технологиях начали перевешивать преимущество параллельной шины в простоте (отсутствие необходимости в сериализаторе и десериализаторе или SerDes ) и превзойти ее недостатки ( перекос часов , плотность межсоединений). Переход от PCI к PCI Express является примером.

СОДЕРЖАНИЕ

Кабели

Многие системы последовательной связи изначально были разработаны для передачи данных на относительно большие расстояния через какой-то кабель для передачи данных .

Практически при любой междугородной связи данные передаются побитно, а не параллельно, поскольку это снижает стоимость кабеля. Кабели, по которым передаются эти данные (кроме «последовательного» кабеля), и компьютерные порты, к которым они подключаются, обычно имеют более конкретное имя, чтобы избежать путаницы.

Кабели и порты клавиатуры и мыши почти всегда последовательны - например, порт PS / 2 , Apple Desktop Bus и USB .

Кабели, по которым передается цифровое видео, почти всегда являются последовательными, например, коаксиальный кабель, подключенный к порту HD-SDI , веб-камера, подключенная к порту USB или Firewire , кабель Ethernet, соединяющий IP-камеру с портом Power over Ethernet , FPD-Link , так далее.

Другие такие кабели и порты, передающие данные по одному биту, включают Serial ATA , Serial SCSI , кабель Ethernet, подключенный к портам Ethernet , канал данных дисплея с использованием ранее зарезервированных контактов разъема VGA или порта DVI или порта HDMI .

Серийные автобусы

Многие системы связи, как правило, были разработаны для соединения двух интегральных схем на одной печатной плате , соединенных сигнальными дорожками на этой плате (а не внешними кабелями).

Интегральные схемы дороже, чем больше контактов. Чтобы уменьшить количество выводов в корпусе, многие ИС используют последовательную шину для передачи данных, когда скорость не важна. Некоторые примеры таких недорогих последовательных шин включают RS-232 , SPI , I²C , UNI / O , 1-Wire и PCI Express .

Последовательный или параллельный

Каналы связи, по которым компьютеры (или части компьютеров) взаимодействуют друг с другом, могут быть последовательными или параллельными. Параллельный канал передает несколько потоков данных одновременно по нескольким каналам (например, по проводам, дорожкам печатной схемы или оптическим волокнам); тогда как по последовательному каналу передается только один поток данных.

Хотя последовательный канал может показаться хуже параллельного, поскольку он может передавать меньше данных за такт, часто бывает так, что последовательные каналы могут синхронизироваться значительно быстрее, чем параллельные каналы, чтобы достичь более высокой скорости передачи данных. Несколько факторов позволяют синхронизировать серийный номер с большей частотой:

Часы перекос между различными каналами не является проблемой (для unclocked асинхронных последовательных коммуникационных связей).
Последовательное соединение требует меньшего количества соединительных кабелей (например, проводов / волокон) и, следовательно, занимает меньше места. Дополнительное пространство позволяет лучше изолировать канал от окружающей среды.
Перекрестные помехи представляют меньшую проблему, потому что поблизости меньше проводников.
Бюджеты на энергопотребление, рассеивание мощности, стоимость кабеля, стоимость компонентов, площадь кристалла ИС, площадь печатной платы, защиту от электростатического разряда и т. Д. Могут быть сосредоточены на одном канале.

Во многих случаях последовательное соединение дешевле, чем параллельное. Многие ИС имеют последовательные интерфейсы, а не параллельные, поэтому они имеют меньше контактов и, следовательно, менее дороги.

Код ОГЭ: 1.2.1 Процесс передачи информации, источник и приемник информации, сигнал, скорость передачи информации

тот, кто предоставляет информацию (выступает ее источником);
тот, кто принимает информацию и является ее получателем (таких может быть несколько);
канал связи, по которому передается информация.

Общую схему передачи информации разработал основоположник цифровой связи (создатель теории информации) Клод Шеннон.

Источниками и приемниками информации могут быть живые существа или технические устройства. Каналами связи могут быть, например, электромагнитные, звуковые и световые волны.

Сигналы могут быть аналоговыми (непрерывными) или дискретными (импульсными). Сигнал является дискретным, если его параметр может принимать только конечное число значений и существует лишь в конечное число моментов времени. В компьютерах используются сигналы, которые могут принимать только два дискретных значения — 0 и 1.

По способу передачи сигналов различают каналы проводной связи (например, кабельные) и каналы беспроводной связи (например, спутниковые).

По типу среды распространения каналы связи делятся на проводные, акустические, оптические, инфракрасные и радиоканалы. Например, один из современных каналов передачи информации — световод (оптоволокно) — позволяет передавать сигналы лазеров на расстояние более 100 км без усиления.

Основной характеристикой каналов передачи информации является их пропускная способность, или скорость передачи по каналу информации.

Скорость передачи информации отображает, как быстро передается информация от источника к получателю — безотносительно к тому, по каким каналам происходит передача.

Пропускная способность канала — максимальное количество переданной или полученной по этому каналу информации за единицу времени. Таким образом, пропускная способность канала — максимально возможная скорость передачи информации по этому каналу. Например, пропускная способность современных оптоволоконных каналов — более 100 Мбит/с, т. е. в миллиарды раз выше, чем у нервной системы человека при чтении текстов.

Пропускная способность канала измеряется в тех же единицах, что и скорость передачи информации.

В сетях передачи данных по одному каналу может одновременно происходить огромное количество процессов передачи информации (от многих источников ко многим получателям). При этом скорость передачи информации для каждой конкретной пары «источник — получатель» может быть разной, а пропускная способность канала — величина, как правило, постоянная.

Передача данных играет очень большую роль в электронике.

Главный плюс цифровых сигналов в том, что их проще передавать и обрабатывать. Для передачи чаще всего используют напряжение. Поэтому, принято два состояния: напряжение близко к нулю (менее 10% от значения напряжения) и напряжение близко к напряжению питания (более 65% от значения). Например, при напряжении питания схемы 5 Вольт мы получаем сигнал с напряжением 0,5 Вольт — «ноль», если же 4,1 Вольта — «единица».

Последовательный метод передачи информации

Есть просто два провода, источник электрического сигнала и приемник электрического сигнала, которые цепляются к этим проводам.

Это ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ.

Как мы уже сказали, по этим двум проводам мы можем передавать только два сигнала: «есть напряжение/ток» и «нет напряжения/тока». Какие способы передачи информации мы можем реализовать?

Или даже вообще взять за единичку и ноль фронт и срез импульса. Внизу рисунок, если подзабыли, что такое фронт и срез импульса.

А вот и практическая реализация:

Скорость обмена данными

Но если преподаватель очень быстро диктует лекцию и в придачу эта лекция по физике или матанализу, то в результате получаем:

Почему же так произошло?

С точки зрения цифровой передачи данных, можно сказать, что скорость обмена данными между «Отправителем» и «Получателем» разная. Поэтому, может быть реальна ситуация, когда «Получатель» (студент) не в состоянии принять данные от «Отправителя» (преподавателя) из-за несоответствия скорости передачи данных: скорость передачи может быть выше или ниже той, на которую настроен приемник (студент).

Данная проблема в разных стандартах последовательной передачи данных решается по-разному:

Чаще всего, используется первый способ: в устройствах связи заранее устанавливается необходимая скорость обмена данными. Для этого используется тактовый генератор, который вырабатывает импульсы для синхронизации всех узлов устройства, а также для синхронизации процесса связи между устройствами.

Управление потоком

Также возможна ситуация, когда «Получатель»(студент) не готов принимать передаваемые «Отправителем»(преподавателем) данные по какой-либо причине: занятость, неисправность и др.

Решается эта проблема различными методами:

1) На уровне протоколов. Например, в протоколе обмена оговорено: после передачи «Отправителем» служебного сигнала «начало передачи данных» в течение определенного времени «Получатель» обязан подтвердить принятие этого сигнала путем передачи специального служебного сигнала «готовность к приему».

Оба метода очень распространены. Иногда они используются одновременно: и на физическом уровне, и на уровне протокола обмена.

Режимы связи

Симплексная связь

В этом случае Получатель может только принимать сигналы от отправителя и никак не может на него повлиять. Это в основном телевидение или радио. Мы можем их только или смотреть или слушать.

Полудуплексная связь

Сигнал может посылать только отправитель, в этом случае получатель его принимает. Либо сигнал может отправлять получатель, а в этом случае отправитель его получает. То есть и отправитель и получатель имеют равные права на доступ к каналу (линии связи). Если они сразу оба будут передавать сигнал в линию, то, как я уже сказал, ничего из этого не получится.

Дуплексная связь

Читайте также: