Протоколы передачи данных

Курсовая работа

Введение

Благодаря возникновению и развитию сетей передачи данных появился новый, высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Первоначально сети использовались главным образом для научных исследований, но затем они стали проникать буквально во все области человеческой деятельности. При этом большинство сетей существовало совершенно независимо друг от друга, решая конкретные задачи для конкретных групп пользователей. В соответствии с этими задачами выбирались те или иные сетевые технологии и аппаратное обеспечение. Построить универсальную физическую сеть мирового масштаба из однотипной аппаратуры просто невозможно, поскольку такая сеть не могла бы удовлетворять потребности всех ее потенциальных пользователей. Одним нужна высокоскоростная сеть для соединения машин в пределах здания, а другим — надежные коммуникации между компьютерами, разнесенными на сотни километров. Тогда возникла идея объединить множество физических сетей в единую глобальную сеть, в которой использовались бы как соединения на физическом уровне, так и новый набор специальных «соглашений» или протоколов. Эта технология, получившая название internet, должна была позволить компьютерам «общаться» друг с другом независимо от того, к какой сети и каким образом они подсоединены.

Осознав важность идеи internet, несколько правительственных организаций в США стали работать над ее реализацией. И наибольшего успеха в этом добилось агентство Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), создавшее стек протоколов TCP/IP. Возникший в конце 60-х гг. как проект объединения сетей нескольких крупных исследовательских организаций, в наше время TCP/IP стал одним из наиболее популярных протоколов сетевого взаимодействия и стандартом de facto для реализации глобальных сетевых соединений. Сеть Internet — это одна из реализаций технологии internet, которая объединяет около 10 млн. компьютеров по всему миру, которые взаимодействуют друг с другом с помощью стека протоколов TCP/IP.

Серия протоколов TCP/IP — яркий пример открытой системы в том смысле, что, в отличие от протоколов, используемых в коммуникационных системах разных поставщиков, все спецификации этого стека протоколов и многие из его реализаций общедоступны (предоставляются бесплатно или за символическую цену).

10 стр., 4589 слов

Основные протоколы сети Интернет. Интернет как единая система ресурсов

... протоколы передачи данных, которые были стандартизированы в1982—83 годах. Активную роль в разработке и стандартизации сетевых протоколов играл Джон Постел. 1 января 1983 года сеть ARPANET перешла с протокола ... к NSFNet . В 1988 году был разработан протокол Internet Relay Chat (IRC), благодаря чему в Интернете стало возможно общение в реальном времени. В 1990 году сеть ARPANET прекратила своё ...

Это позволяет любому разработчику создавать свое программное обеспечение, необходимое для взаимодействия по Internet. TCP/IP привлекает своей масштабируемостью, предоставляя одинаковые возможности глобальным и локальным сетям.

1 История развития протоколов передачи данных

С каждым годом растет количество передаваемой информации, ширится сеть Интернет, растут предоставляемые услуги по использованию средств связи, появляются новые технологии, а что же происходит в России с ее огромными просторами и, доставшейся в наследство от СССР, устаревшей инфраструктурой кабельных сетей и связного оборудования (таблица 1).

Рассмотрим историю возникновения протоколов передачи данных на примере сетей и модемов (диаграмма 1).

Год утверждения

Скорость ППД Международного союза электросвязи (бит/с)

Скорость фирменных ППД (бит/с)

Общая средняя скорость (бит/с)

1964

1200

9600

5400

1973

2400

9600

6000

1979

2400

16800

9600

1980

4800

21600

13200

1984

4800

10800

7800

1988

9600

14400

12000

1991

14400

21600

18000

1993

14400

19200

16800

1995

14400

23000

18700

1997

33600

28800

31200

1999

56700

59700

58200

2001

57700

61000

59350

Таблица 1- Общая средняя скорость протоколов передачи данных 1964-2001 гг

Рисунок 1- Средняя скорость протоколов передачи данных

2 Развитие протоколов передачи данных

В 1993 для передачи информации использовались различные сети. Это Телефонная сеть общего пользования (ТфОП), Цифровая сеть делового обслуживания (ЦСДО) Искра-2, выделенные аналоговые каналы. В то время в качестве аппаратуры передачи данных использовались обычные 2-проводные модемы ничем не отличаемые от тех, которые можно было приобрести на рынке, например, Discovery 2400 CM/D. Этот модем поддерживал протокол передачи V.22 bis ,созданный в 1957 году, и протокол сжатия MNP-5 и протокол коррекции ошибок MNP-4. Восемь лет назад эта был неплохой модем и было бы также неплохо, если бы он работал на максимальной скорости, но, к сожалению, дела обстояли не очень хорошо. Соединение часто рвалось, качество передаваемой информации было низко, да и скорость не всегда соответствовала максимальной. В чем же были причины этого, прежде всего, конечно, в каналах связи и самое главное в прямых проводах, которые шли от АТС (автоматическая телефонная станция) или МТС (междугородняя телефонная станция) до пользователя.

Спустя некоторое время после выхода протокола V.32 bis в нашей стране появились модемы, обеспечивающие максимальную скорость 14400 бит/с. Были приобретены модемы поддерживающие данный протокол. Это были Unicom 1414 VQE, USRobotics, ZyXEL. Кроме этого протокола последние содержали и фирменные, такие как HST и ZyX. Перечисленные выше модемы позволяли работать со скоростями до 14400 – 16800 бит/с, но в реальности скорость передачи данных редко превышала 4800 – 9600 бит/с.

Как видно из таблицы 2, первые протоколы имели низкую скорость передачи данных, что обуславливалось, тем, что в пору их создания, существующие телефонные сети обладали рядом характеристик, которые не позволяли передавать по ним информацию с большей скоростью [3].

Таблица 2 — Протоколы передачи данных Международного союза электросвязи

Стандарт

Год

утверждения

Максимальная

скорость, бит/с

Дуплекс/

полудуплекс

Коммутируемые/

выделенные

Тип

модуляции

V.21

1964/1984

200/300

FDX(FDM)

PSTN

FSK

V.22

1980/1988

1200

FDX(FDM)

PSTN

DPSK

V.22 bis

1984/1988

2400

FDX(FDM)

PSTN

QAM

V.23

1964/1988

1200

HDX

PSTN

FSK

V.26

1968/1984

2400

HDX

Private

DPSK

V.26 bis

1972/1984

2400

HDX

PSTN

DPSK

V.26 ter

1984/1988

2400

FDX(EC)

PSTN

DPSK

V.27

1972/1984

4800

HDX

Private

DPSK

V.27 bis

1976/1984

4800

HDX

Private

DPSK

V.27 ter

1976/1984

4800

HDX

PSTN

DPSK

V.29

1976/1988

9600

HDX

Private

QAM

V.32

1984/1988

9600

FDX(EC)

PSTN

QAM/TCM

V.33

1985/1988

14400

FDX

Private

TCM

V.17

1991

14400

FDX(EC)

PSTN

TCM

V.32 bis

1991

14400

FDX(EC)

PSTN

TCM

V.34

1996

33600

FDX

PSTN

QAM

V.90

1998

56700/33600

FDX

PSTN

PCM/QAM

V.92

2000

56700/48000

FDX

PSTN

PCM

Оборудование, используемое на сетях связи, в большинстве своем было аналоговое, что вносило следующие негативные характеристики:

  • В связи с перечисленным выше первые протоколы разрабатывались для ограниченной полосы частот, на которой такие мешающие факторы, как ГВП и сужение полосы пропускания, не оказывали значительного влияния. В качестве вида модуляции использовалась частотная и фазоразностная. В качестве протоколов использующих этот вид модуляции можно привести V.21 — V.27, а также протоколы AT&T, приведенные в таблице 2. Так как на выделенных каналах не используется коммутация, то и качество передаваемой информации на них значительно превосходит коммутируемую сеть, так и появился протокол V.29, который использует квадратурную амплитудную модуляцию и большую, нежели низшие протоколы полосу частот.

Время шло, шло развитие коммутационного и каналообразующего оборудование, а также развитие микропроцессоров, как следствие улучшаются характеристики каналов связи, а значит, появляется возможность создания более высокоскоростных модемов (таблица 3).

[1]

Таблица 3 — Протоколы передачи данных AT&T

Стандарт

Максимальная

скорость, бит/с

Дуплекс/

полудуплекс

Коммутируемые/

выделенные

Тип

модуляции

Bell 103J

300

FDX(FDM)

PSTN

FSK

Bell 108

300

FDX(FDM)

PSTN

FSK

Bell 113

300

FDX(FDM)

PSTN

FSK

Bell202

1200

FDX(FDM)

Private

DPSK

Bell212A

1200

FDX(FDM)

PSTN

DPSK

Bell 201

2400

HDX

PSTN

DPSK

Bell 208

4800

HDX

Private

QAM

Но замена каналообразующего оборудования происходила не в один момент, и поэтому выпуск более скоростных протоколов, таких как V.33 для выделенных каналов и V.32, V.32 bis для ТфОП, был нацелен все еще на то, чтобы использовать не всю возможную полосу частот каналов ТЧ, а только ее часть – от 600 до 3000 Гц [2].

Этим страдали и другие фирменные протоколы:

Исключение составляли лишь полудуплексные протоколы семейства PEP разработаны фирмой Telebit и реализованы в модемах фирмы серий TrailBlazer (PEP) и WorldBlazer (TurboPEP), начиная с 1985 года, которые в 1988 году достигли скорости 19200 бит/с, а в последствии и 23000 бит/с (таблица 4).

[2]

Таблица 4 — Фирменные протоколы передачи данных

Стандарт

Год

утверждения

Максимальная

скорость, бит/с

Дуплекс/

полудуплекс

Коммутируемые/

выделенные

Тип

модуляции

CSP

1991

9600

FDX(EC)

PSTN

QAM/TCM

Express96

1987

9600

FDX(EC)

PSTN

QAM/TCM

V.32 ter

1993

19200/16800

FDX(EC)

PSTN

TCM

V.32 ter/ASL

21600

FDX(EC)

PSTN

TCM

ZyX

19200/16800

FDX(EC)

PSTN

TCM

HST

1992

16800/14400

FDX

PSTN

TCM

HST/ASL

21600

FDX

PSTN

TCM

PEP

1988

19200

HDX

PSTN

QAM

TurboPEP

23000

HDX

PSTN

TCM

V.fast

1994

28800

FDX

PSTN

TCM

X2

1997

56700/33600

FDX

PSTN

PCM/QAM

K56Flex

1997

56700/33600

FDX

PSTN

PCM/QAM