ТЕМА 4 : КОМПЮТЪРНИ КОМУНИКАЦИИ

Лекция 4/1 : ОСНОВИ НА КОМПЮТЪРНИТЕ МРЕЖИ

1. Видове компютърни мрежи.Ако накратко искаме да характеризираме времената, в които живеем, от гледна точка на развитието на

изчислителната техника, то смело ще кажем, че това са годините на LAN - локалните компютърни мрежи Дефиниция на локалните компютърни мрежи:Локална компютърна мрежа ( LAN – LOCAL AREA NETWORK ) образуват два или повече компютъра, които

са свързани помежду си с помощта на някакво физическо средство. Свързаните по този начин компютри могат да обменят своите данни и да използват общи периферни устройства, като скоростта при на преноса на данни е висока, поне 1 MB / сек.

За локална компютърна мрежа ще смятаме такова свързване на компютри (става дума за IBM PC съвместими компютри, но всички основни термини ще важат и в общия случай), което им позволява да комюникират помежду си. Това е един специфичен вид комуникация, която има за цел да осигури такъв достъп до отдалечени устройства (дискове, принтери и т.н.), физически свързани към други включени в мрежата компютри, така че ние да използваме по същият начин, както ако те са част от нашия собствен компютър. Тук не говорим за обикновено пренасяне на данни от един твърд диск на друг, а става дума за възможността в случай на нужда да “добавим” диск ( или друго отдалечено устройство) с помощта на мрежата “директно” към нашия компютър. При това става свързване на компютри, физически отдалечени до няколко стотици метра, в изключителни случаи до няколко километра. Високата скорост на пренасяне на данни е необходимо условие, за да могат физически отдалечените устройства да бъдат “локални” за нас.

WAN (Wide Area Network) е компютърна мрежа с голям обхват. Те могат да бъдат разположени на различни места в света като връзката често минава през спътник. На практика всяка мрежа, чиито връзки преминават през границите на различни организации, области или държави може да се счита за WAN мрежа. За разлика от тях персоналните мрежи (PAN), локалните мрежи (LAN) и кампусните мрежи (CAN) или метро мрежите (MAN) обикновено са разположени в една стая, сграда или град съответно.

WAN мрежите се използват за да свързват много LAN и други видове мрежи, така че потребителите и устройствата разположени в една от тези мрежи да могат да достъпват, да обменят информация и да използват ресурси от отдалечените мрежи. Много WAN мрежи са изградени за една организация и са частни. Други се изграждат и поддържат от Интернет доставчици и предлагат свързаност от локалните мрежи на различни организации към Интернет. WAN често се изграждат с помощта на наети линии. Във всеки край на наетата линия маршрутизатор се свързва към локалната мрежа и към наетата линия едновременно. Наетите линии могат да бъдат изключително скъпи, затова се търсят и използват и други методи за свързаност. Мрежовите протоколи за комуникация като TCP/IP поддържат транспортни и адресни услуги. Протоколите включващи Packet over SONET/SDH, MPLS, ATM и Frame relay често биват използвани от доставчиците на услуги за пренос на данни във WAN мрежите. X.25 беше доста често използван протокол в зората на WAN мрежите и често се смята за предшественика на Frame Relay протокола, тъй като доста от основните му функции му все още се използват и са вградени (с доста подобрения) във Frame Relay.

Свързаните в мрежа компютри можем да разделим на две групи според тяхната локална мрежа: работни станции (workstation) обслужващи станции за които се използва английското наименование сървър (server).

Работните станции са свързаните в мрежата компютри, на които работи обикновеният потребител, т.е. компютрите на които се извършва обработка на данните по начин, който на пръв поглед не се различава от начина, по който се работи с персонален компютър. Разликата между работната станция и несвързания в мрежата

персонален компютър е в това, че работната станция използва различни услуги, предлагани и от локалната мрежа, в които е включена.

Сървърът е компютър, който предлага на другите включени в мрежата компютри някои свои услуги и периферни устройства, като по този начин се осигурява функционирането на мрежата като такава. Наличието и дейността на сървърите е абсолютно необходимо условие за работата на мрежата. Сървърите могат да бъдат специализирани в извършването на отделни дейности и услуги.

Следователно, от казаното дотук разделяме локалните компютърни мрежи на две групи : мрежи от тип client – server мрежи от тип peer – to – peer.

В случаи на мрежи от типа клиент – сървър един от компютрите се използва за сървър, а останалите включени в локалната мрежа компютри работят като работни станции.

Мрежите от тип peer – to – peer (в превод равен с равен) са характерни с това, че всички свързани в мрежата компютри са “равностойни” или казано по друг начин могат да работят едновременно и като работни станции и като сървъри. Представител на този тип мрежова система е LANtastic.

Посочените типове мрежи имат своите предимства и недостатъци. Например случая с мрежата клиент – сървър, предимството е опростеното управление на мрежовите данни. В този случай по – голямата част от тях са съсредоточени на едно място – в компютъра, който служи за сървър. Системата на защита на данните и на цялата мрежа като такава е също опростена. Недостатък е това, че каквато и повреда да се случи в сървъра, моментално е застрашена дейността на цялата мрежа.

Основното предимство при изграждане на мрежите от типа peer – to – peer е, че при тях практически може да се използват всички компютри, които досега са работили самостоятелно. Първата инвестиция в такъв тип мрежа обикновено е по-ниска, отколкото в мрежа клиент – сървър, където възможностите на закупените по-рано компютри се използват много ограничено. Допълнителна изгода са и по-ниските изисквания към техническото

осигуряване на сървъра що се отнася до паметта, големината и скоростта на твърдите дискове (това се отразява върху скоростта на цялата система, която обикновено при системите peer – to – peer е по – ниска ).

2. Мрежови стандарти     Въз основа на спецификациите за слоевете на модела OSI няколко комитети от института IЕЕЕ

разработиха стандарти за мрежови топологии и методи за достъп до ЛМ. Три от тези стандарти IЕЕЕ 802 са от особен интерес :

802.3 (стандарта CMSA/CD за шинна топология), 802.4 (стандарта за шинна топология с управляващ маркер), 802.5 (стандарта за кръгова топология с управляващ маркер).

Пълният набор от стандарти 802 може да се поръча директно от института IЕЕЕ, чийто адрес е посочен в библиографията.

   Oколо 1980 г., когато подкомитетите се събрират  за пръв път, вече съществува широк набор от несъвместими продукти за ЛМ. Някои производители са се насочили към шинната топология, докато други са избрали топология звезда или кръг с управляващ маркер. Производителите използват също така твърде различни начини за разрешаването на един важен проблем при локалните мрежи: избягването на конфликти ("сблъсквания") между предаваните данни от различните възли на мрежата.    Разпространяват се различни видове ЛМ, тъй като нито една топология или метод на достъп не са едновременно най-подходящи за всички приложения на ЛМ. IBM потвърждава този факт, като предлага ЛМ с шинна топология (PC Network), както и ЛМ с кръгова топология и управляващ маркер (Token Ring Network); всяка от тези мрежи е проектирана за удовлетворяване на различни нужди на клиентите.

   2.1 Стандарти IЕЕЕ 802.3 и EtherNet.

Когато комитетите IЕЕЕ 802 започват своите дебати, пред тях вече е налице готов стандарт - локалната мрежа Ethernet на фирмата Xerox. Около 1980г. към Xerox се присъединяват Intel и Digital Equipment Corporation, обявявайки, че продуктите им ще бъдат съвместими с тези на Ethernet. Вместо да наложи изискването всички ЛМ да спазват стандарта Ethernet, един от подкомитетите създава стандарта 802.3, който е подобен на Еthernet.

   2.2 Стандарт IЕЕЕ 802.4 за ЛМ Token Bus.   Подкомитетът IЕЕЕ 802.4 е разработил стандарт за ЛМ с шинна топология от друг тип, при който методът

за достъп до съобщителната среда не се основава на състезателен принцип, както в процедурата 802.3. Този тип мрежа се използва, когато възникването на конфликти е абсолютно нежелателно.В стандарта IЕЕЕ 802.4 е описана ЛМ с шинна топология и управляващ маркер - специален пакет с данни, с който преминава информация като възможността за възникване на конфликт е елиминирана. Управляващият маркер всъщност е пакет с данни. Всяка работна станция изпраща маркера на определен за нея следващ адрес. Тази следваща станция преписва информацията и връща маркера на подателя.

2.3 Стандарт IЕЕЕ 802.5 за ЛМ Token RingВ стандарта IЕЕЕ 802.5 е описана ЛМ с кръгова топология и управляващ маркер, в която работните стации

предават маркера в кръг (физически и логически). В сравнение с ЛМ с шинна топология, тази мрежа покрива по-големи разстояния, тъй като в нея се използват усилватели на разпространяваните сигнали. Технологията използва архитектура двоен пръстен, като трафикът в пръстените се движи в противоположни посоки (counter-rotating). Двойният кръг условно се разделя на primary (пьрвични) и secondary (вторични) кръгове, като при нормално функциониране на мрежата се използва primary кръга а вторият е неизпозваем (в състояние idle). Главната цел на втория кръг е осигуряване на надеждност, като той поема функциите по трансфера на данните ако primary кръга отпадне по различни причини. Предаването на маркера по двойно кръгова топология осигурява т.н. самодопълващ се излишък. При отпадане на primary кръга, данните се маршрутизират повторно от основният към второстепенният кръг в две или повече местоположения (това се нарича обвиване на кръга, ring wrap).

3. Режими за предаване на данни3.1 Комутация на канали Възловите компютри установяват физически канал за обмен на информация помежду си, а след това по този

канал се предава едно съобщение. Когато съобщението се предаде напълно, предаващата възлова машина освобождава физическия канал. Когато пристигне следващото съобщение, отново се установява физическа връзка между компютрите, съобщението се предава докато се обмени цялата информация. При предаване на две съобщения между два възела могат да се използуват различни физически канали. Простотата на този режим на предаване е той да се появи най-напред. Негов недостатък е, че един канал трябва да се ангажира непрекъснато, докато се обмени цялата информация, което блокира канала.

3.2 Комутация на съобщения Всяко съобщение се изпраща в комуникационната подмрежа. Тя избира неговия маршрут до

местоназвачението му. Така във възловите компютри се натрупват множество съобщения, които се съхраняват, докато се освободят канали за тяхното предаване. Наличието на дълги съобщения изисква възловите компютри да притежават големи по обем памети за съхраняване на информацията и при това за продължителен интервал от време.

3.3. Комутация на пакети

За да се облекчи предаването на данни по мрежата, съобщенията се разделят на части, наречени пакети (по 1000 –10000 бита). Всеки пакет се предава индивидуално в комуникационната подмрежа. Тъй като пакетът е по-къс от съобщението, той се обменя по-бързо между станциите, а това довежда до по-добро уплътняване на канала. Всеки пакет се предава с адрес на приемащата страна и пореден номер в рамките на съобщението. Тъй като за предаване на отделните съобщения могат да се използват различни физични канали, в приемащата страна те могат да се получат не по реда на поредния номер. Приемащата страна има задължение да подлежи съобщенията по реда както са били във възловия компютър, който ги е изпратил. В сравнение с предишния режим, тук дългите съобщения се изпращат по-бързо, тъй като се накъсват на пакети, които могат да се изпращат по различни канали.

Има две разновидностти на мрежите с комутация на пакети – мрежи с виртуални канали и дейтаграмни мрежи. При мрежите с виртуални канали информацията се предава като последователност при спазване на реда им в дадено съобщение. Този метод осигурява уплътняване на физическите канали, като през време на паузите между пакетите, се използва за предаване на пакети на други съобщения. Това означава, че виртуалният канал не се ангажира само за пакетите на дадено съобщение, през паузите той може да бъде ангажиран за пакетите на друго съобщение.

Дейтаграмната мрежа осигурява само предаване на независими един от други пакети – дейтаграми. Дейтаграмата е пакет, който се изпраща от източника до абоната съгласно указан в него адрес, без маршрута да е определен предварително и не се гарантира същата последователност при приемане на дейтаграмите, както е използувана при изпращането им. След получаване на всички дейтаграми се оформя съобщението, което трябва да се получи. Отделните дейтаграми могат да се изпращат по различни канали и по различно време, което уплътнява още по-добре физическите канали. Недостатък на този метод, е че обемът информация, който трябва да носи дейтаграмата (адрес на абоната) е по-голям и с това се увеличава дължината на предаваното съобщение. Колкото едно съобщение е по-дълго толкова повече допълнителна информация трябва да се предаде.  

4. Типове синхронизация на данните Данните могат да се предават асинхронно, като промеждутъкът от време между два последователни бита

може да се изменя в широки граници. В този случай синхронизацията се съдържа в сигнала. Това се осъществява чрез подходящо кодиране. Възможно е и синхронно предаване, при което синхронизацията в приемната част се постига или с вътрешен тактов генератор, който се стартира по сигнал на линията, или с външен пилот-сигнал, който съпровожда данните по отделен канал.

Битовете се комплектоват в символи също по различен начин. При асинхронния начин всеки символ се съпровожда от специален сигнал, уведомяващ приемника за постъпването на символа, като времето между два последователно приети символа може да се изменя в много широки граници. Синхронното предаване предполага,

че данните се обменят по блокове, които са с относително голям обем. Проблемът на синхронизацията в случая е свързан с откриването на началото и края на блока (по блокова синхронизация). Това се извършва със специални синхро символи, заграждащи блока от данни. Символите вътре в блока се отделят по логически път след приемането.

Най-широко разпространение имат два от комбинираните методи за предаване, известни като асинхронен (старт-стопен) синхронен.

При асинхронното предаване всеки символ се съпровожда от стартов импулс и един или два стопови импулса. Стартовият импулс е предназначен не само за синхронизиране на символа, но и за стартов сигнал на вътрешния тактов генератор, чрез който се отделят битовете в рамките на символа. Тактовата честота на генератора превишава неколкократно честотата на следване на битовете, като с нея се определят моментите за отчитане (стробиране) стойностите на отделните битове. Моментите на стробиране се избират по средата на интервалите от време, представящи битовете, с цел евентуалните вариации в честотата на следване на битовете да не доведат до грешно приемане на символите. Предаването на символа завършва с издаване на един или два стопови импулса, чиято  по-голяма продължителност ги прави различими от информационните битове. Интервалът от време между два последователно издадени символа се мени в широки граници, като в този период по линията продължава да се поддържа съответното “стоп” ниво.

Асинхронното предаване води до непълноценно използване на канала поради голямото излишество на управляващи битове (три допълнителни бита на всеки 8 бита).

Методите с предаване на няколко символа между стартовия и стоповия импулс не са намерили голямо приложение поради силно нарастващата вероятност от грешно възприемане на битовете при изменяне на честотата на издаването им. Асинхронното предаване се прилага широко главно поради простотата на методите за кодиране , избягването на необходимостта от буферна памет, простите схеми на синхронизиране и т.н. Ето защо то е много

разпространено при свързването на бавни терминали на близки разстояния със скорости, определяни от скоростта на ръчното въвеждане на данни.

При синхронното предаване информацията се представя като непрекъсната последователност от символи, обединени в отделни блокове от данни. Синхронизирането на битовете става или по външни сигнали, разпространени по канала на връзка, или с помощта на методи за кодиране, при които фазата на информационния бит се съдържа в сигнала. В някои случаи синхронизирането е от синхронно работещи генератори, установени в приемащата и предаващата част. Разпространен е също така методът с периодично предаване на синхронизиращата последователност за съгласуване на работата на вътрешните тактови генератори. Синхронизирането по блокове се постига чрез изпращането на специални синхронизиращи символи в началото на блока от данни. Предимството на синхронното предаване е най-вече в значително по голямата скорост на обмен. Обемът на предаваните данни значително надхвърля обема на придружаващата ги управляваща информация, което води до по-ефективно използване на канала. При синхронното предаване може да се използват по-съвършени методи за модулация. Прилагането на различни типове контрол повишава достоверността на предаването, при което се облекчава възстановяването на сигнала.

Към недостатъците на синхронния метод за предаване се отнася увеличаването на апаратурата. Възниква необходимост от буферна памет, усложнява се обработващата логика, както в приемната, така и в предавателната част.

Разгледаните особености на асинхронния и синхронния метод за предаване определят областите на тяхното приложение. Асинхронното предаване е удобно за свързване на проста, нискоскоростна апаратура, докато синхронното позволява по-големи скорости.

5. Видове методи за достъп до съобщителната среда. Основно методите за достъп се делят на

детерминирани

недетерминирани.При детерминираните методи за достъп, на всяка станция, включена в локалната мрежа се заделя част от

общата пропускателна способност на средата. Основни представители на този тип методи са методите с разделяне на каналите по честота и по време. Те позволяват в една физическа линия да се реализират множество канали, наречени подканали, които са постоянно присвоени към съответните станции. От това не следва, че на всяка станция ще бъдат присвоени един или няколко подканала, без да държи сметка за необходимостта от обмен на данни. Съществуват детерминирани методи, при които се предоставя подканал само на работещите в момента станции, но все пак този подканал остава присвоен на дадена станция до завършване на целия обмен. Основният недостатък на този тип методи за достъп е, че поради случайния характер на обменяната информация в компютърните мрежи се получава много малък коефициент на използ у ване на пропускателната способност на средата. Поради това детерминираните методи не са получили разпространение в ЛМ.

При недетерминираните методи за достъп, съобщителната среда се разпределя или предоставя изцяло на станциите, които имат готови за предаване съобщения. Такъв подход води до много по-добро използване на пропускателната способност на средата, но е значително по-сложен за реализация.

Недетерминираните методи се делят на три основни групи състезателни, с резервиране адаптивни .

При състезателните методи заемането на съобщителната среда има случаен характер. При методите с резервиране разпределението на пропускателната способност между станциите се прави динамично в зависимост от възникналата необходимост за предаване и някакви предварително зададени физически или логически приоритети. При адаптивните методи стратегията на станциите за ползване на съобщителната среда не е фиксирана предварително, а се изменя съобразно с трафика.

Състезателни методи.

Най-характерното за този тип методи е, че при тях се използват разпределени арбитражни алгоритми, които осигуряват достъпа за общата съобщителна среда на основата на състезание между отделните станции. Разчита се на случайния характер на заявките за предаване, които се появяват в различни моменти от времето. Изкривяването на информацията при предаване на две или повече станции по едно и също време се нарича конфликт. Различните типове състезателни методи се различават помежду си по начините на разпознаване и разрешаване на конфликтите.

Един от най-простите състезателни методи е този, при който всяка станция, която след като приготви пакета с данни го предава незабавно. След това се изчаква определено време за потвърждение от приемащата страна. Липсата на потвърждение указва, че пакетът не е получен- най-вероятно поради конфликт. В такъв случай пакетът се предава отново. Развитието на състезателните методи е свързано със стремежа към максимално използване на пропускателната способност на съобщителната среда, като такава възможност осигуряват особеностите на ЛМ. Поради тази особеност, при състезателните методи ползвани от кабелните ЛМ може да се въведе подслушване на канала и задържане на предаването, когато канала е зает.

Състезателният метод с подслушване на канала преди предаване е известен под името Множествен Достъп с Откриване на Носеща честота- МДОН (Carrier Sense Multiple Access- CSMA). Прозорецът за конфликти се определя от максималното време за разпространение на сигнала между двете най-отдалечени точки на общата съобщителна среда. След изтичане на това време се гарантира заетостта на канала и всички готови за предаване станции ще чакат същия да се освободи. Следователно критичен момент при МДОН е краят на предаването на пакет- тогава каналът се освобождава. Вероятността за възникване на конфликт ще се определя от стратегията на готовите за предаване станции, които са изчаквали освобождаването на канала. Съобразно тази стратегия се различават три варианта на МДОН:

ненастойчив МДОН (non-persistent CSMA)- готовата станция не следи непрекъснато заетостта на канала, а проверява неговото състояние през определени (обикновено случайни) интервали от време и започва предаване, когато каналът е свободен. Проблемът тук е, че с увеличаване на трафика, настъпват повече конфликти, което от своя страна намалява пропусквателната способност.;

настойчив МДОН (1-persistent CSMA)- готовата станция следи освобождаването на канала, след което веднага започва да предава. Ако възникне конфликт, станцията предава кратък заглушаващ сигнал (jamming signal), с който се уведомяват всички станции, че е настъпил конфликт. След това станцията изчаква произволен период и проверява дали каналът е свободен. Ако отново настъпи конфликт, следващият период на изчакване се увеличава 2 пъти и т.н. този подход се нарича двоично експоненциално изчакване (binary exponential back-off). С него се преодоляват проблемите на ненастойчивия МДОН, защото средното изчакване се увеличава след всеки конфликт, което от своя страна ще доведе до намаляване на опитите за предаване;

Р-настойчив МДОН (p-persistent CSMA) - този метод се отнася за МДОН системи, при които предаването се извършва само при предварително уговорени периоди от време (slotted CSMA systems). Когато настъпи такъв период и станцията има пакет за предаване, тя ще го предаде с вероятност Р, следвайки настойчивия МДОН метод, а вероятността да не се предаде пакет в този период от време е 1-Р. При настойчивия МДОН метод (за него Р = 1), всички станции ще опитат предаване незабавно след освобождаването на канала, което ще доведе до конфликт, докато при Р-настойчивия метод, конфликтите са по-малко вероятни.

Един от най-добрите състезателни методи според начина за реагиране на конфликтни ситуации е множествения достъп с откриване на носеща (честотна) и откриване на конфликтите (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection- CSMA/CD). Същността на този метод се състои в непрекъснатото подслушване на канала. Както при МДОН метода, каналът се подслушва преди предаване и данни не се предават, докато той не се освободи. След неговото освобождаване се изчаква още известно време, което не трябва да бъде по-кратко от прозореца на конфликта. Това е необходимо, за да премине цялата съобщителна среда в пасивно състояние. След това предаването започва, но подслушването продължава (за разлика от МДОН метода). Ако се открие интерференция в приемания сигнал, това означава, че по същото време е започнала да предава друга станция и е настъпил конфликт. След неговото откриване предаването продължава още известно време, равно на прозореца на

конфликта. По този начин се избягва възможността друга станция да започне предаване, преди да са затихнали окончателно сигналите на предишния конфликт. Станцията, участвала в конфликта, отлага предаването на пакета със случайно подбран интервал от време.

Основно предимство на метода МДОН/РК е, че предаващата станция знае със сигурност кога пакетът е предаден успешно в канала. Дали пакетът ще бъде приет правилно зависи само от външни смущения. Използването на МДОН/РК с висококачествени и добре защитени от смущения канали е позволило да се разработят протоколи на канално ниво, при които е възможно да не се използват потвърждения. Друго важно предимство на този метод е малкото време, през което каналът е зает по време на конфликт. Това повишава ефективното използване на съобщителната среда. Като основен недостатък на метода може да се посочи силната му зависимост от времето за разпространение на сигнала, което ограничава приложението му при работа на по-големи разстояния (поради това този метод не се използва в глобални мрежи).

Методи с динамично резервиранеПри тези методи се избягват конфликтите за заемане на общата съобщителна среда- станцията, която е

готова да предава, заема изцяло средата за известно време. В случай, че няколко станции са готови за предаване по едно и също време, средата се заема от тази, която отговаря на предварително уговорените правила за подобен случай. По-долу са разгледани 3 метода с динамично резервиране:

със сегменти от време,

с управляващ маркер ,

с карта за битовете.

Методът със сегменти от време се прилага при ЛМ с кръгова типология. При него времето, необходимо за преминаване на сигнала по кръга се разделя на сегменти, всеки от които е достатъчно голям да побере един пакет с информация. В кръга има управляваща станция, която формира във всеки сегмент празен кадър, който се предава на следващата в кръга станция. Когато една станция има данни за предаване и получи празен кадър, тя установява

съответните контролни полета в кадъра, с което последния се обявява за пълен. Когато кадърът стигне до станцията- получател, тя прочита информацията и променя отново съответните полета, след което кадърът отново се разглежда като празен. Управляващата станция следи да няма пълни кадри без получател в кръга- ако срещне такива, тя ги отстранява.

Методът с управляващ маркер се прилага при ЛМ както с кръгова, така и с шинна типология. Маркерът е специален пакет, различен от информационните, който може да даде право на станцията, която

го е приела, да предава в общата съобщителна среда. Маркерът има 2 състояния- свободен и зает. Когато една станция има готовност за предаване и приеме

циркулиращия в кръга маркер, в случай че състоянието за последния е “свободен”, станцията модифицира състоянието му на “зает” и го пуска отново в кръга, следван от пакета за предаване. Когато маркерът се върне в станцията- предавател, след като е направил пълен кръг, станцията модифицира състоянието му на “свободен”, и го предава обратно в кръга, при което друга станция има възможност да го заеме и предаде данните си, в случай, че има такива. Освен информация за състоянията”свободен/зает”, в маркера могат да се установяват и приоритетите за предаване. Приоритетния механизъм позволява регулиране на предаването в кръга според необходимостта и важността на определени станции да предават. Когато станция с данни за предаване получи “свободен” маркер, тя сравнява приоритета, зададен в, със своя собствен и ако нейния приоритет е равен или по-голям от този в маркера, станцията заема маркера и започва предаване. При приоритетния механизъм съществува така.наречената резервация, която се осъществява чрез специално поле в маркера. Дадена станция може да направи резервация за предаване след освобождаване на маркера, като модифицира полето за резервация в маркера (освен ако записаната там стойност е по-голяма от приоритета на станцията), като съхранява за по-късно възстановяване стойността на предишната записана резервация. Когато станцията предавател получи обратно маркера и трябва да го освободи, тя установява приоритети на маркера в по-голяма стойност от тази в полето за резервация или стойността на своя собствен приоритет, като същевременно възстановява полето за резервация в стойността, която е била преди да

заеме маркера. По този начин при следващата циркулация на маркера, станциите с нисък приоритет направили резервации преди това могат да получат маркера.

При методът с картата на битовете циклично се формират период на логически кръг следван от период на предаване на данните. В първия период има толкова интервали (със собствени битове), колкото станции в мрежата. Когато една станция има данни за предаване тя маркира определения за нея бит, което прави своята заявка за предаване. През следващия период (на предаване), станциите със заявки предават своите данни по ред на нарастващите номера, след което отново започва период на формиране на логически кръг.

Адаптивни методиАдаптивните методи сменят стратегията на достъп до средата в зависимост от трафика в нея. Двата основни

типа адаптивни методи се различават по това, че за едните се променя методът на достъп, а за другите- броят на станциите, които имат право на достъп до средата.

Представител на първия тип адаптивни методи е МДОН/РК с Фиксирано Разпределение- МДОН/РК-ФР. Мрежата работи по описания по-горе метод МДОН/РК. Когато се прави конфликт, станциите в мрежата получават достъп до предварително зададен ред (в най-простия случай- по нарастващите номера на станциите), след което отново се преминава към достъпа МДОН/РК.

Вторият тип адаптивни методи, наречени методи с адаптивна дървовидна структура, изисква наличието във всеки един момент на информация за готовите за предаване станции. Това се реализира най-лесно с централизирано управление и може да се осъществи чрез отделен за целта управляващ канал или с резервиран период от време. На основата на събраната информация, разрешение за предаване получават част от станциите, за които вероятността за конфликт е по-малка. Ако настъпи конфликт, броят на станциите се намалява още (клонът от изграденото дърво от станции се раздвоява) и това продължава до осъществяването на успешно предаване. След това става връщането в обратна посока, като се разрешава достъпа до средата на най-близката станция. При този метод е възможно и децентрализирано управление, но реализацията му е много трудна.

6. Глобална мрежа Интернет.Архитектура на Интернет.  Интернет е най-голямата и бързо развиващата се интернационална компютърна мрежа в света. Тя е глобална

мрежа, която свързва милиони потребители към хиляди мрежи, разположени по цялото земно кълбо. Състои се от университетски, корпоративни и правителствени мрежи, както и от лични компютри, които комуникират помежду си чрез обща група мрежови протоколи за обмен на данни, известна като ТСР/IP.

Интернет възниква в САЩ на базата на научно- изследователската мрежа за военни цели ARPANET. В началото (1969 година) експерименталната мрежа се състои само от четири компютъра. През 1972 г. мрежата ARPANET е представена на обществеността. До този момент към нея са включени

около 50 университета и научни лаборатории, които имат отношение към различни военни проекти. През 1975 година ARPANET се превръща в напълно работоспособна мрежа. По същото време са

разработени основите на TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) протоколи.През 1983 година мрежата за военни цели MILNET се отделя от ARPANET и за пръв път се появява

терминът Интернет (Internet). Тогава той се отнася за съвкупността от MILNET И ARPANET. През същата година протоколите ТСР/IP са възприети като военни стандарти и всички компютри, свързани към мрежата преминават към тях.

През 1990 г. ARPANET престава да съществува, но за сметка на това Интернет обединява все повече мрежи по целия свят.

През 1993 г. около 10 милиона компютри в повече от 137 държави са свързани към Интернет, а през юли 1997 г. броят им вече е 20 милиона.

В наши дни дейността по изграждането на Интернет се координира от организациите RIPE (Reseaux IP Europeans) за Европа и InterNIC за САЩ.

До 1991 г. бързото разрастване на NSFNET (опорната мрежа на Интернет в САЩ) създава нуждата от разширени мрежови информационни услуги. Когато договорът с центъра NNSC (NSFNET National Service Center) изтича, става ясна необходимостта от един или повече оператори на мрежови информационни услуги за нуждите на

NSFNET. Така се стига до съвместно начинание между NSF и три комерсиални организации - General Atomacs, AT&T и Network Solutions. Под името “ImterNIC” организациите се споразумяват за следното:

да осигуряват информационни услуги, играейки ролята на Мрежов Информационен Център – NIC (Network Information Center) от най-високо ниво;

да играят ролята на IP регистратура; да раздават IP номера в световен мащаб, използвайки оторизирани регистратури под

ръководството на Internet Assigned Numbers Authority (IANA); да регистрират имена на домейни; да създават и поддържат глобален каталог (Directory of Directories), който съдържа списъци на

WWW, FTP и други видове сървери, достъпни по Интернет.RIPE е организация, която обслужва всички европейски доставчици на Интернет услуги. Основната задача

на RIPE е да осигури необходимата техническа и административна координация за нормалната работа на европейската IP мрежа. В резултат от дейността на RIPE всеки отделен потребител разполага с еднакви IP услуги независимо от конкретната мрежа, към която е свързан неговия компютър. В наши дни повече от 6 600 000 компютри в Европа са достъпни чрез мрежите, координирани от RIPE.

През 1970 година Изследователският отдел на Министерство на отбраната на САЩ (DAPRA) финансира създаването на мрежа с комутация на пакетите. Основната цел на проекта е било свързването на различни модели компютри, използвани от МО, от различните доставчици на военна техника и от някои университети. Тъй като тези компютри имат различни архитектури, операционни системи и методи за комуникация, проблемът не е бил съвсем тривиален. Като резултат е разработена съвкупност от стандарти за свързване на различаващи се компютърни системи и други устройства, както и програми за терминална емулация ,предаване на файлове и др. Тази съвкупност е наречена TCP/IP и е в основата на мрежата АRPANET, която по – късно прераства в INTERNET.

С оглед да се осигури определено единство между производителите на мрежи Международната организация по стандартизация ISO разработи Стандарти за взаимната връзка между отворени системи (OSI-Open System

Interconnection). Основната идея е че, комуникационните системи трябва да се проектират като съвокупност от модули така, че един модул да осигурява определени функции и да поддържа връзка с съседните модули. Всеки модул представлява слой (layer) в комуникационния модел, изграден върху предишните слоеве.

Различните компютри, свързани в мрежа, трябва да "познават" формата на информацията, която ще приемат - кога една дума ще започне, кога тя ще завърши и кога ще започне следващата дума. Може ли станцията да провери дали съобщението и е претърпяло известна деформиращия по време на предаването? Моделът OSI отговаря на тези и на много други въпроси със серия от стандарти, които ще позволят на потребителите да купуват в бъдеще мрежови продукти от различни производители с известна увереност, че те ще бъдат съвместими.