Информационные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Филиал Воронежского института высоких технологий

в г. Борисоглебск

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Информационные сети»

Выполнил(а): студент(ка)

____курса группы________

________________________

Проверил: ст.преподаватель

Борисоглебск 2009

Содержание

В чем особенности реализации алгоритма скользящего окна в протоколе TCP?

1. Протокол TCP

2. Реализация скользящего окна в протоколе TCP

Теоретические основы современных информационных сетей

1. Функциональный профиль

2. Базовые функциональные профили

3. Базовый функциональный профиль ATM

Список используемой литературы и источников

В чем особенности реализации алгоритма скользящего окна в протоколе TCP?

1. Протокол TCP

Протокол TCP (transmission control protocol, RFC-793, -1323, -1644[T/TCP], -2018, -2581, -2582[RENO], -2861, -2873, -2883[SACK], -2923[MTU], -2988[RTO], -3293[GSMP], -3448[TFRC], -3465, -3481) в отличии от UDP осуществляет доставку дейтаграмм, называемых сегментами, в виде байтовых потоков с установлением соединения. Протокол TCP применяется в тех случаях, когда требуется гарантированная доставка сообщений. Он использует контрольные суммы пакетов для проверки их целостности и освобождает прикладные процессы от необходимости таймаутов и повторных передач для обеспечения надежности. Для отслеживания подтверждения доставки в TCP реализуется алгоритм "скользящего" окна. Наиболее типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются FTP (file transfer protocol - протокол передачи файлов) и telnet. Кроме того, TCP используют системы SMTP, HTTP, X-window, RCP (remote copy), а также "r"-команды. Внутренняя структура модуля TCP гораздо сложнее структуры UDP. Подобно UDP прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты (см. таблицу 4.4.2.1 в предыдущей главе). Под байтовыми потоками здесь подразумевается то, что один примитив, например, read или write (см. раздел "Программирование для сетей") может вызвать посылку адресату последовательности сегментов, которые образуют некоторый блок данных (сообщение). Использование портов открывает возможность осуществлять несколько соединений между двумя сетевыми объектами (работать с разными процессами).

2. Реализация скользящего окна в протоколе TCP

В рамках установленного соединения правильность передачи каждого сегмента должна подтверждаться квитанцией получателя. Квитирование - это один из традиционных методов обеспечения надежной связи. В протоколе TCP используется частный случай квитирования - алгоритм скользящего окна. Идея этого алгоритма была изложена в главе 2, «Основы передачи дискретных данных».

Особенность использования алгоритма скользящего окна в протоколе TCP состоит в том, что, хотя единицей передаваемых данных является сегмент, окно определено на множестве нумерованных байтов неструктурированного потока данных, поступающих с верхнего уровня и буферизуемых протоколом TCP. Получающий модуль TCP отправляет «окно» посылающему модулю TCP. Данное окно задает количество байтов (начиная с номера байта, о котором уже была выслана квитанция), которое принимающий модуль TCP готов в настоящий момент принять.

Квитанция (подтверждение) посылается только в случае правильного приема данных, отрицательные квитанции не посылаются. Таким образом, отсутствие квитанции означает либо прием искаженного сегмента, либо потерю сегмента, либо потерю квитанции. В качестве квитанции получатель сегмента отсылает ответное сообщение (сегмент), в которое помещает число, на единицу превышающее максимальный номер байта в полученном сегменте. Это число часто называют номером очереди.

На рис. 1 показан поток байтов, поступающий на вход протокола TCP. Из потока байтов модуль TCP нарезает последовательность сегментов. Для определенности на рисунке принято направление перемещения данных справа налево. В этом потоке можно указать несколько логических границ. Первая граница отделяет сегменты, которые уже были отправлены и на которые уже пришли квитанции. Следующую часть потока составляют сегменты, которые также уже отправлены, так как входят в границы, определенные окном, но квитанции на них пока не получены. Третья часть потока - это сегменты, которые пока не отправлены, но могут быть отправлены, так как входят в пределы окна. И наконец, последняя граница указывает на начало последовательности сегментов, ни один из которых не может быть отправлен до тех пор, пока не придет очередная квитанция и окно не будет сдвинуто вправо.

Рис 1. Особенности реализации алгоритма скользящего окна в протоколе TCP

Если размер окна равен W, а последняя по времени квитанция содержала значение N, то отправитель может посылать новые сегменты до тех пор, пока в очередной сегмент не попадет байт с номером N+W. Этот сегмент выходит за рамки окна, и передачу в таком случае необходимо приостановить до прихода следующей квитанции.

Надежность передачи достигается благодаря подтверждениям и номерам очереди. Концептуально каждому байту данных присваивается номер очереди. Номер очереди для первого байта данных в сегменте передается вместе с этим сегментом и называется номером очереди для сегмента. Сегменты также несут номер подтверждения, который является номером для следующего ожидаемого байта данных, передаваемого в обратном направлении. Когда протокол TCP передает сегмент с данными, он помещает его копию в очередь повторной передачи и запускает таймер. Когда приходит подтверждение для этих данных, соответствующий сегмент удаляется из очереди. Если подтверждение не приходит до истечения срока, то сегмент посылается повторно.

Выбор времени ожидания (тайм-аута) очередной квитанции является важной задачей, результат решения которой влияет на производительность протокола TCP. Тайм-аут не должен быть слишком коротким, чтобы по возможности исключить избыточные повторные передачи, которые снижают полезную пропускную способность системы. Но он не должен быть и слишком большим, чтобы избежать длительных простоев, связанных с ожиданием несуществующей или «заблудившейся» квитанции.

При выборе величины тайм-аута должны учитываться скорость и надежность физических линий связи, их протяженность и многие другие подобные факторы. В протоколе TCP тайм-аут определяется с помощью достаточно сложного адаптивного алгоритма, идея которого состоит в следующем. При каждой передаче засекается время от момента отправки сегмента до прихода квитанции о его приеме (время оборота). Получаемые значения времени оборота усредняются с весовыми коэффициентами, возрастающими от предыдущего замера к последующему. Это делается с тем, чтобы усилить влияние последних замеров. В качестве тайм-аута выбирается среднее время оборота, умноженное на некоторый коэффициент. Практика показывает, что значение этого коэффициента должно превышать 2. В сетях с большим разбросом времени оборота при выборе тайм-аута учитывается и дисперсия этой величины.

Поскольку каждый байт пронумерован, то каждый из них может быть опознан. Приемлемый механизм опознавания является накопительным, поэтому опознавание номера Х означает, что все байты с предыдущими номерами уже получены. Этот механизм позволяет регистрировать появление дубликатов в условиях повторной передачи. Нумерация байтов в пределах сегмента осуществляется так, чтобы первый байт данных сразу вслед за заголовком имел наименьший номер, а следующие за ним байты имели номера по возрастающей.

Окно, посылаемое с каждым сегментом, определяет диапазон номеров очереди, которые отправитель окна (он же получатель данных) готов принять в настоящее время. Предполагается, что такой механизм связан с наличием в данный момент места в буфере данных.

Варьируя величину окна, можно влиять на загрузку сети. Чем больше окно, тем большую порцию неподтвержденных данных можно послать в сеть. Но если пришло большее количество данных, чем может быть принято программой TCP, данные будут отброшены. Это приведет к излишним пересылкам информации и ненужному увеличению нагрузки на сеть и программу TCP.

С другой стороны, указание окна малого размера может ограничить передачу данных скоростью, которая определяется временем путешествия по сети каждого посылаемого сегмента. Чтобы избежать применения малых окон, получателю данных предлагается откладывать изменение окна до тех пор, пока свободное место не составит 20-40 % от максимально возможного объема памяти для этого соединения. Но и отправителю не стоит спешить с посылкой данных, пока окно не станет достаточно большим. Учитывая эти соображения, разработчики протокола TCP предложили схему, согласно которой при установлении соединения заявляется большое окно, но впоследствии его размер существенно уменьшается.

Если сеть не справляется с нагрузкой, то возникают очереди в промежуточных узлах - маршрутизаторах и в конечных узлах-компьютерах.

При переполнении приемного буфера конечного узла «перегруженный» протокол TCP, отправляя квитанцию, помещает в нее новый, уменьшенный размер окна. Если он совсем отказывается от приема, то в квитанции указывается окно нулевого размера. Однако даже после этого приложение может послать сообщение на отказавшийся от приема порт. Для этого сообщение должно сопровождаться пометкой «срочно». В такой ситуации порт обязан принять сегмент, даже если для этого придется вытеснить из буфера уже находящиеся там данные. После приема квитанции с нулевым значением окна протокол-отправитель время от времени делает контрольные попытки продолжить обмен данными. Если протокол-приемник уже готов принимать информацию, то в ответ на контрольный 'запрос он посылает квитанцию с указанием ненулевого размера окна.

Другим проявлением перегрузки сети является переполнение буферов в маршрутизаторах. В таких случаях они могут централизованно изменить размер окна, посылая управляющие сообщения некоторым конечным узлам, что позволяет им дифференцированно управлять интенсивностью потока данных в разных частях сети.

Теоретические основы современных информационных сетей

Современные информационные системы организационного управления предназначены оказывать помощь специалистам, руководителям, принимающим решения, в получении ими своевременной, достоверной, в необходимом количестве информации, создании условий для организации автоматизированных офисов, проведении с применением компьютеров и средств связи оперативных совещаний, сопровождаемых звуковым и видеорядом. Постигается это переходом на новую информационную технологию. Новая информационная технология - это технология, которая основывается на применении компьютеров, активном участии пользователей (непрофессионалов в области программирования) в информационном процессе, высоком уровне дружественного пользовательского интерфейса, широком использовании пакетов прикладных программ общего и проблемного назначения, возможности для пользователя доступа к удаленным базам данных и программам благодаря сетям ЭВМ.

Постоянно расширяющиеся сферы применения персональных компьютеров, их массовое использование, в том числе и в экономической работе, привело к необходимости формирования наиболее эффективной вычислительной и другой организационной техники. В настоящее время на их основе создаются и успешно функционируют локальные и многоуровневые вычислительные сети, представляющие собой интегрированные компьютерные системы обработки данных. Интегрирование данных проектируются как сложный информационно-технологический и программный комплекс, поддерживающий единый способ представления данных, единый способ взаимодействия пользователей с компонентами системы и обеспечивающий информационные и вычислительные потребности специалистов в их профессиональной работе. Особое значение в таких системах придается защите информации при ее передаче и обработке.

Наибольшее распространение при защите экономической информации получили аппаратно-программные способы: в частности, использование системы связи, выбранной по защитным свойствам и качеству обслуживания, гарантирующим сохранность информации в процессе передачи и доставки ее адресату; шифрование и дешифрование данных абонентами сетей общего пользования (телефонных, телеграфных) при договоренности пользователей об общих технических средствах, алгоритмах шифрования и т.п.

Интегрированные системы обработки данных создаются на основе объединения и жесткой увязкой программном аспектах. При этом должна быть построена максимально унифицированная технологическая схема функционирования системы с использованием общих четко спроектированных для разных задач структур и моделей данных.

Реализация принципа интеграции, накопления, хранения и систематического обновления данных для своевременного и надежного информационного обслуживания многочисленных пользователей системы закладывается на стадии ее создания. Учитывается, что пользователями информации будут не только специалисты конкретной проблемной области управленческой деятельности (учета, планирования, менеджмента, маркетинга и т.п.), но и программисты, занимающиеся созданием и эксплуатацией программных средств. Поэтому в процессе проектирования баз данных (БД) ведется тщательное разностороннее исследование предметной области, ее элементов, взаимосвязи между ними, а также выявляются особенности циркулирующих в ней данных как особо важного ресурса. Создается общая структурная схема баз данных в виде многоуровневых моделей, формируются условия и осуществляется выбор системы управления базами данных (СУБД). При этом между пользователями устанавливаются соглашения по составу и структуре данных; разрабатываются способы фильтрации ошибочных данных, вводимых в систему; устанавливаются необходимые разграничения доступа к массивам конкретных пользователей; удовлетворяются требования независимости данных от программ и их физического расположения и т.п. Все перечисленное учитывается среди прочих факторов при выборе или создании СУБД.

В процессе реализации информационной технологии БД и СУБД нуждаются в систематическом обслуживании, поддержании в рабочем состоянии (сопровождении). Эти функции выполняет администратор БД, т.е. один или несколько специалистов, которые несут ответственность за функционирование интегрированной БД, имеют полномочия по корректировке управления БД, отвечают как за целостность данных, так и за защиту их от несанкционированного доступа, надежность системы.

Функционирование баз данных под управлением СУБД и при систематическом контроле со стороны администратора представляет собой взаимодействие сложного организационно-технологического комплекса, который получил название автоматизированного банка данных. Под автоматизированным банком данных (БнД) понимается организационно-технологический комплекс (система), включающий базы данных для решения функциональных задач управления, технические, программные и языковые средства, а также обслуживающий персонал.

Повышение требований к оперативности информационного обмена и управления, а следовательно, к срочности обработки информации привело к созданию многоуровневых систем организационного управления объектами, какими являются, например, банковские, налоговые, снабженческие, статистические и другие службы. Их информационное обеспечение поддерживают сети автоматизированных банков данных, которые строятся с учетом организационно-функциональной структуры соответствующего многоуровневого экономического объекта, машинного ведения информационных массивов. Эту проблему в новых информационных технологиях решают распределенные системы обработки данных с использованием каналов связи для обмена информацией между базами данных различных уровней. За счет усложнения программных средств управления базами данных повышаются скорость, обеспечиваются защита и достоверность информации при выполнении экономических расчетов и выработке управленческих решений.

В многоуровневых компьютерных информационных системах организационного управления одинаково успешно могут быть решены как проблемы оперативной работы с информацией, так и проблемы анализа экономических ситуаций при выработке и принятии управленческих решений. В частности, создаваемые автоматизированные рабочие места специалистов предоставляют возможность пользователям работать в диалоговом режиме, оперативно решать текущие задачи, удобно вводить данные с терминала, вести их визуальный контроль, вызывать нужную информацию для обработки, определять достоверность результатной информации и выводить ее на экран, печатающее устройство или передавать по каналам связи.

Потребность в аналитической работе при переходе к рынку, в условиях перестройки экономических отношений, образования новых организационных структур, функционирующих на основе различных форм собственности, неизмеримо возрастает. Возникает необходимость в накоплении фактов, опыта, знаний в каждой конкретной области управленческой деятельности. На первый план выдвигается заинтересованность, в тщательном исследовании конкретных экономических, коммерческих, производственных ситуаций с целью принятия в оперативном порядке экономически обоснованных и наиболее приемлемых решений. Эта задача решается в результате дальнейшего совершенствования интегрированной обработки информации, когда новая информационная технология начинает включать в работу базы знаний. Под базой знаний понимается сложная, детально моделируемая структура информационных совокупностей, описывающих все особенности предметной области, включая факты (фактические знания), правила (знания условий для принятия решений) и метазнания (знания о знаниях), т.е. знания, касающиеся способов использования знаний и их свойств. База знаний - важнейший элемент создаваемой на рабочем месте специалиста экспертной системы, выступающей в роли накопителя знаний конкретной области профессиональной деятельности и советчика специалисту при проведении исследования экономических ситуаций и выработке управляющих воздействий.

Перспективным направлением развития компьютерной технологии является создание программных средств для вывода высококачественного звука и видеоизображения. Технология формирования видеоизображений получила название компьютерной графики. Компьютерная графика объединяет в себе процессы создания, хранения и обработки моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ. Эта технология проникла в область экономического анализа и моделирование различного рода конструкций, незаменима в производстве, в рекламной деятельности, делает занимательным досуг. Формируемые и обрабатываемые с помощью цифрового процессора изображения могут быть демонстрационными и анимационными. К первой группе, как правило, относят коммерческую (деловую) и иллюстративную графику, ко второй -инженерную и научную, а также связанную с рекламой, искусством, играми, когда выводятся не только одиночные изобра­жения, но и последовательность кадров в виде фильма (интерактивный вариант). Интерактивная машинная графика является одним из наиболее прогрессивных направлений среди новых информационных технологий. Это направление претерпевает бурное развитие в области появления новых графических станций и в области специализированных программных средств, позволяющих создавать реалистические объемные по качеству с кадрами видеофильма.

Программно-техническая организация обмена с компьютером текстовой, графической, аудио- и видеоинформацией получила название мультимедиа-технология. Такую технологию реализуют специальные программные средства, которые имеют встроенную поддержку мультимедиа и позволяют использовать ее в профессиональной деятельности, учебно-образовательных, научно-популярных и игровых областях. Благодаря этой технологии в экономической работе открываются реальные перспективы использовать компьютер для озвучивания изображений, а также понимания им человеческой речи, ведения компьютером диалога со специалистом на родном для него языке. Способность компьютера воспринимать с голоса несложные команды управления программами, открытием файлов, выводом информации на печать и т.п. в ближайшем будущем создаст самые благоприятные условия пользователю для взаимодействия с ним в процессе профессиональной деятельности.

сеть информационный окно скользящий

1. Функциональный профиль

- functional profile - иерархия взаимосвязанных протоколов, предназначенная для определенного круга задач обработки и передачи данных.&

В документах ISO и ITU определен широкий набор сетевых служб и он все время расширяется. Выпущено большое число стандартов для всех семи уровней области взаимодействия. Все указанные стандарты являются гибкими и предусматривают множество вариантов. Кроме этого, производители могут использовать свои стандарты и интегрировать их в область взаимодействия. Реализовать все стандарты не только невозможно, но и не нужно. Поэтому для решения возникающих задач подбираются сетевые службы и множества определяющих их стандартов. В результате, создаются функциональные профили. При этом следует иметь в виду, что стандарт любого уровня содержит ядро (основу, обеспечивающую минимальные возможности функционирования уровня). Наряду с этим, имеется перечень необязательных функциональных блоков, расширяющих перечень видов сервиса. Для обеспечения взаимодействия систем они должны содержать один и тот же перечень этих блоков.

Функциональный профиль определяет выбранные классы, подмножества, варианты и параметры стандартов, обеспечивающих работу нужного набора сетевых служб. Каждый из профилей определяет группу выбранных стандартов, имеющую международное признание.

2. Базовые функциональные профили

-basic functional profile - функциональный профиль, включающий иерархию протоколов только несколько уровней.&

Так как базовый функциональный профиль определяется стандартами лишь части уровней области взаимодействия, то он является фундаментом, на котором строится полный функциональный профиль либо коллапсный функциональный профиль. Поэтому базовый функциональный профиль самостоятельного значения не имеет. Например, профиль, разработанный организацией, именуемой проект 802. Базовые функциональные профили, именуемые оптоволоконный распределенный интерфейс данных, распределенная двойная шина с очередями, открытая сетевая обработка данных, базовый функциональный профиль ATM, сетевая базовая система ввода/вывода.

2. Базовый функциональный профиль ATM.

- ATM basic functional profile - базовый функциональный профиль асинхронного способа передачи.&

Международный союз электросвязи определил.

общую структуру профиля ATM. Она состоит из трех платформ, разделенных на четыре уровня. Платформа управления обеспечивает обработку управляющей информации. Абонентом здесь являются верхние уровни, определяемые полным функциональным профилем сети, использующим ATM. В соответствии с этим, платформа абонента обеспечивает передачу информации пользователей. Управление платформами необходимо для функционирования ATM.

Физический уровень предназначен для сопряжения с физическими средствами соединения. Он состоит.

из Подуровня стыковки со средой и Подуровня преобразования передачи. Первый из них обеспечивает сопряжение потока данных с используемым физическим средством соединения. Второй осуществляет преобразования, связанные с применяемыми протоколами, например, DS, SDH, SONET. Физический уровень, в первую очередь, рассчитан на использование оптических каналов.

Физический уровень определяет, что поток данных, передаваемый через физический канал, в соответствии с выбранной интерфейсной структурой делится на виртуальные маршруты. Каждый из последних подразделяется на группу виртуальных каналов. Время работы каждого из последних делится на бесконечную последовательность интервалов (1-5 и т.д.). Каждый из интервалов содержит заголовок и основу. Последняя делится на ячейки, в каждую из которых помещается блок данных.

Уровень ATM не зависит от задач, выполняемых на верхних уровнях, основан на специфической коммутации блоков данных и характеризуется следующими особенностями:

мультиплексирование с помощью сегментации логических каналов;

осуществление маршрутизации с установлением соединения либо без него;

логическое (а не физическое) распределение ресурсов канала.

Снизу уровень ATM стыкуется с физическим уровнем, а сверху - с уровнем адаптации.

Уровень адаптации, непосредственно связан с верхними уровнями области взаимодействия. Поэтому он выполняет функции:

обеспечения интерфейса с верхними уровнями;

формирования непрерывной последовательности ячеек, в которых размещаются передаваемые блоки данных;

устранения ошибок, возникающих при передаче.

Так называемый уровень абонента в ATM представляет все верхние уровни области взаимодействия. Они определяются выбранным полным функциональным профилем, в который на нижних уровнях входит базовый функциональный профиль ATM. При выборе полного профиля следует иметь в виду, что в сети ATM блоки данных при передаче данных могут теряться. Это происходит в следующих случаях:

перегрузка сети (переполнение буферов);

система-приемник не справляется с направляющимся к нему потоком блоков;

ошибки и отказы в сети.

Различные способы коррекции позволяют восстанавливать потерянную при этом информацию.

Список используемой литературы и источников

Литература

1. Информационные системы / Голубев А. Н., В.И. Сабанов и Е.Р. Комина.

2. Современные педагогические и информационные технологии в системе образования. Гриф УМО МО РФ / Бухаркина М.Ю.

3. Сеть своими руками /Глушаков С. В.

4. Информатика / Гаврилов М.В., Спрожецкая Н.В.

Сайты

http://www.xserver.ru

http://discki06.bip.ru

http://www.ngts.su/

Размещено на Allbest.ru