Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Ethernet и беспроводные сети имеют много общего, но есть и различия. Одним из свойствEthernet является возможность передачи только одного кадра в каждый момент времени.Унаследовал ли стандарт 802.11 это свойство?25. Назовите два преимущества и два недостатка наличия международных стандартов длясетевых протоколов.26. Когда у системы имеются постоянная и съемная части, как у проигрывателя компакт-дискови компакт-диска, важно, чтобы система была стандартизирована, чтобы различные компании могли выпускать как постоянные, так и съемные части, стыкующиеся друг с другом.Приведите три примера международных стандартов вне компьютерной области. Теперьприведите три примера отсутствия международных стандартов вне компьютерной области.27.
Предположите, что алгоритмы, используемые для операций в уровне k, изменились. Какэто воздействует на операции в уровнях k – 1 и k + 1?28. Предположите, что произошло изменение в службе (набор операций) реализуемой уровнем k. Как это воздействует на службы в уровнях k – 1 и k + 1?29. Приведите список причин того, почему время отклика клиента может быть больше, чемзадержка лучшего случая.30.
Каковы недостатки использования маленьких клеток фиксированной длины в ATM?31. Перечислите, какие действия вы производите ежедневно при помощи компьютерных сетей.Как изменится ваша жизнь, если сети вдруг перестанут существовать?32. Узнайте, какие сети установлены в вашем учебном заведении или на работе. Опишите ихтипы, топологии, методы коммутации.33. Программа ping позволяет отправлять тестовый пакет по указанному адресу и исследоватьвремя его прохождения в одну и в другую сторону. Попробуйте воспользоваться этой программой, чтобы выяснить, сколько времени следуют данные по различным известным адресам. Используя полученные данные, постройте график зависимости времени прохожденияпакета от расстояния.
Лучше всего использовать для экспериментов серверы университетов, поскольку их расположение очень хорошо известно. Например, berkley.edu находитсяв Беркли, штат Калифорния, mit.edu — в Кембридже, Массачусетс, vu.nl — в Амстердаме,Голландия, www.usyd.edu.au — в Сиднее, Австралия и www.uct.ac.za — в Кейптауне, ЮжнаяАфрика.34. Посетите сайт IETF (www.ietf.org) и изучите, чем занимается эта организация. Возьмитев качестве примера любой понравившийся вам проект и напишите краткий отчет о том, чтоон собой представляет.35.
Интернет состоит из огромного числа сетей. Их взаимное расположение определяет топологию Интернета. Очень много информации на тему топологии Интернета можно найтина различных веб-сайтах. С помощью поисковых программ найдите соответствующуюинформацию и напишите краткий отчет по итогам исследования.36. Поищите в Интернете и узнайте некоторые из важных пиринговых точек, используемыхдля направления пакетов в Интернете в настоящее время.37. Напишите программу, которая осуществляет поток сообщений от верхнего слоя до нижнего слоя модели протокола с 7 уровнями. Ваша программа должна включать отдельнуюфункцию протокола для каждого уровня.
Заголовки протокола — последовательность до64 символов. У каждой функции есть два параметра: сообщение, пришедшее из протоколаболее высокого уровня (буфер случайной работы), и размер сообщения. Эта функция присоединяет свой заголовок перед сообщением, печатает новое сообщение на стандартном выводе и затем вызывает функцию протокола нижнего уровня. Ввод программы — сообщениеприложения (последовательность 80 символов или меньше).Глава 2Физический уровеньВ этой главе мы рассмотрим нижний уровень сетевой модели — физический уровень.Он определяет электрические, временные и прочие характеристики сетей, по которым биты информации пересылаются в форме электрических сигналов.
Физическийуровень — это фундамент сети. Производительность каналов передачи данных (ихполоса пропускания, время запаздывания и частота ошибок) определяется различными свойствами физических носителей. Базовые характеристики каналов передачии станут отправной точкой нашего увлекательного путешествия в мир компьютерныхсетей.Начнем с теоретического анализа передачи данных, чтобы с удивлением обнаружить, что природа накладывает определенные ограничения на то, что и как можнопередавать с помощью физического носителя.
Затем мы обсудим три типа средпередачи — проводниковые (медный провод и оптоволокно), радиоэфир (наземнаярадиосвязь) и радиоэфир, связанный со спутниковыми системами. Уникальные отличительные свойства каждой из этих технологий в значительной степени влияютна принципы построения и производительность сетей. Мы изучим основы ключевыхтехнологий передачи данных, применяемых в современных сетях.Нашей следующей темой станет цифровая модуляция — мы поговорим о том, каканалоговые сигналы превращаются в цифровые и обратно. После этого мы рассмотримсхемы уплотнения и узнаем, как данные нескольких сеансов связи могут передаватьсяпо одному носителю, не мешая друг другу.Оставшаяся часть главы посвящена трем примерам систем связи, которые используются на практике в глобальных сетях.
Мы начнем с телефонной системы (стационарной), второй пример — мобильная телефонная система, и третий — кабельное телевидение. Все эти технологии крайне важны и повсеместно применяются на практике,поэтому мы уделим достаточно внимания каждому примеру.2.1. Теоретические основы передачи данныхИнформация может передаваться по проводам за счет изменения какой-либо физической величины, например напряжения или силы тока. Представив значениенапряжения или силы тока в виде однозначной функции времени, f(t), мы сможемсмоделировать поведение сигнала и подвергнуть его математическому анализу. Этомуанализу и посвящены следующие разделы.2.1. Теоретические основы передачи данных 1072.1.1. Ряды ФурьеВ начале XIX столетия французский математик Жан-Батист Фурье ( Jean-BaptisteFourier) доказал, что любая периодическая функция g(t) с периодом T может бытьразложена в ряд (возможно, бесконечный), состоящий из сумм синусов и косинусов:∞∞1g(t)=c+asin(2πnft)+∑ n∑ bn cos(2πnft), (2.1)2n=1n=1 Ѝѝгде f = 1/T — основная частота (гармоника), an и bn — амплитуды синусов и косинусовn-й гармоники, а c — константа.
Подобное разложение называется рядом Фурье. Разложенная в ряд Фурье функция может быть восстановлена по элементам этого ряда,то есть если период T и амплитуды гармоник известны, то исходная функция можетбыть восстановлена с помощью суммы ряда (2.1).Информационный сигнал, имеющий конечную длительность (все информационные сигналы имеют конечную длительность), может быть разложен в ряд Фурье, еслипредставить, что весь сигнал бесконечно повторяется снова и снова (то есть интервалот T до 2T полностью повторяет интервал от 0 до T и т. д.).Амплитуды an могут быть вычислены для любой заданной функции g(t).
Для этогонужно умножить левую и правую стороны выражения (2.1) на sin(2πkft), а затем проинтегрировать от 0 до T. Поскольку:T⎪⎧0 для k ≠ n;∫ sin(2πkft) sin(2πnft) dt = ⎨⎪⎩T /2 Ѝѝ0для k = n.остается только один член ряда: an. Ряд bn исчезает полностью. Аналогично, умножаявыражение (2.1) на cos(2πkft) и интегрируя по времени от 0 до T, мы можем вычислитьзначения bn. Если проинтегрировать обе части выражения, не изменяя его, то можнополучить значение константы c. Результаты этих действий будут следующими:2an =T ЍѝT∫ g(t) sin(2πnft) dt;02bn =TT∫ g(t) cos(2πnft) dt;02c=TT∫ g(t) dt.02.1.2. Сигналы с ограниченным спектромВы спросите, какое отношение все это имеет к передаче данных? В зависимости отфизических характеристик каналов сигналы с разными частотами ведут себя в нихпо-разному.
Рассмотрим конкретный пример — передачу двоичного кода ASCII символа «b». Для этого потребуется 8 бит (то есть 1 байт). Задача — передать следующуюпоследовательность бит: 01100010. На рис. 2.1, а слева изображена зависимость выходного напряжения от времени на передающем компьютере. В результате анализаФурье для данного сигнала получаем следующие значения коэффициентов:1⎡ cos(πn/4) − cos(3πn/4) + cos(5πn/4) − cos(7πn/4) ⎤⎦ ; πn ⎣1⎡sin(3πn/4) − sin(πn/4) + sin(7πn/4) − sin(6πn/4 ⎤⎦ ; bn =πn ⎣c = 3/4. an = Ѝѝ108 Глава 2.
Физический уровеньРис. 2.1. Двоичный сигнал и его среднеквадратичные гармоники Фурье (а); последовательныеприближения к оригинальному сигналу (б–д)Среднеквадратичные амплитуды, an2 + bn2 , для нескольких первых гармоник показаны на рис. 2.1, а справа. Эти значения представляют интерес, поскольку их квадратыпропорциональны энергии, передаваемой на соответствующей частоте.Ни один канал связи не может передавать сигналы без потери мощности.
Если бывсе гармоники ряда Фурье уменьшались при передаче в равной степени, то сигналуменьшался бы по амплитуде, но не искажался (то есть у него была бы та же самаязамечательная прямоугольная форма, как на рис. 2.1, а). К сожалению, все каналысвязи уменьшают гармоники ряда Фурье в разной степени, тем самым искажая передаваемый сигнал. Как правило, по кабельным сетям амплитуды передаются почти безуменьшения в частотном диапазоне от 0 до некоей частоты fc (измеряемой в периодах2.1.
Теоретические основы передачи данных 109в секунду или герцах (Гц)), при этом высокочастотная составляющая сигнала (вышечастоты fc, называемой частотой среза) заметно ослабляется. Этот диапазон частотназывается полосой пропускания. На практике срез вовсе не является таким резким,поэтому обычно в упомянутую выше полосу пропускания включают те частоты, которые передаются с потерей мощности, не превышающей 50 %.Полоса пропускания является физической характеристикой среды передачи данных и зависит, например, от конструкции, толщины и длины носителя — провода илиоптоволокна.
Иногда для намеренного уменьшения полосы пропускания, доступнойабонентам, в линию включается специальное устройство — фильтр. Например, беспроводным каналам стандартов 802.11 выделяется полоса пропускания ширинойпримерно 20 МГц, поэтому радиопередатчики соответствующим образом урезаютсигнал. Еще один пример: у традиционных (аналоговых) телевизионных каналов полоса пропускания равна 6 МГц, независимо от того, передаются данные по проводамили беспроводным способом. Благодаря такой фильтрации в определенном диапазонеспектра можно передать большее количество сигналов, за счет чего повышается общая эффективность системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
