Режимы передачи данных

1.

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,
СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Санкт – Петербургский государственный университет телекоммуникаций
им. проф. М.А. Бонч-Бруевича»
Специальность: 09.02.07 «Информационные системы и программирование»
ОП.11 КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
Преподаватель
Рожков А.И.
Санкт-Петербург 2024

2.

Лекция. Режимы передачи данных
План занятия:
1. Режимы передачи в компьютерных сетях.
2. Параллельный и последовательный способы передачи данных.
3. Система отношений «клиент-сервер».

3.

1. Режимы передачи в компьютерных сетях
Режимы передачи или режимы связи, представляют собой
методы передачи данных между устройствами по шинам и сетям,
предназначенные для облегчения связи. Они подразделяются на три
типа:
симплексный
режим,
полудуплексный
режим
и
полнодуплексный режим.
Симплексный режим
В симплексном режиме связь односторонняя, как на улице с
односторонним движением. Только одно из двух устройств в
соединении может передавать, другое — только принимать.
Симплексный режим может использовать всю пропускную способность
канала для отправки данных в одном направлении.
Пример: клавиатура и традиционные мониторы. Клавиатура
может только вводить данные, монитор — только выводить.

4.

Преимущества симплексного режима:
• Симплексный режим — самый простой и надежный способ связи.
• Это наиболее экономичный режим, поскольку для него требуется
только один канал связи.
• Нет необходимости в координации между передающими и
принимающими устройствами, что упрощает процесс связи.
• Симплексный режим особенно полезен в ситуациях, когда
обратная связь или ответ не требуются, например, при вещании
или наблюдении.

5.

Недостатки симплексного режима:
• Возможна только односторонняя связь.
• Нет возможности проверить правильность приема переданных
данных.
• Симплексный режим не подходит для приложений, требующих
двунаправленной связи.

6.

Полудуплексный режим
В полудуплексном режиме каждая станция может как
передавать, так и принимать, но не одновременно. Когда одно
устройство отправляет, другое может только получать, и наоборот.
Полудуплексный режим используется в тех случаях, когда нет
необходимости в связи в обоих направлениях одновременно. Вся
пропускная способность канала может быть использована для каждого
направления.
Пример: рация, в которой сообщения отправляются по одному
за раз и в обоих направлениях.

7.

Преимущества полудуплексного режима:
• Полудуплексный режим обеспечивает двустороннюю связь, что
полезно в ситуациях, когда устройствам необходимо отправлять
и получать данные.
• Это более эффективный режим связи, чем симплексный режим,
поскольку канал можно использовать как для передачи, так и для
приема.
• Полудуплексный режим дешевле, чем полнодуплексный,
поскольку для него требуется только один канал связи.

8.

Недостатки полудуплексного режима:
• Полудуплексный режим менее надежен, чем полнодуплексный,
поскольку оба устройства не могут передавать данные
одновременно.
• Между передачей и приемом существует задержка, что может
вызвать проблемы в некоторых приложениях.
• Возникает необходимость координации между передающими и
принимающими устройствами, что может усложнить процесс
связи.

9.

Полнодуплексный режим
В полнодуплексном режиме обе станции могут передавать и
принимать одновременно. В полнодуплексном режиме сигналы,
идущие в одном направлении, делят пропускную способность
канала с сигналами, идущими в другом направлении. Такое
разделение может происходить двумя способами:
• Либо канал должен содержать два физически отдельных
пути передачи: один для отправки, а другой для приема.
• Или емкость делится между сигналами, идущими в обоих
направлениях.
Полнодуплексный режим используется, когда связь в обоих
направлениях требуется постоянно. Однако пропускную способность
канала необходимо разделить между двумя направлениями.
Пример: Телефонная сеть, в которой два человека общаются
по телефонной линии, по которой оба могут говорить и слушать
одновременно.

10.

Преимущества полнодуплексного режима:
• Полнодуплексный
режим
обеспечивает
одновременную
двустороннюю связь, что идеально подходит для приложений
реального времени, таких как видеоконференции или онлайнигры.
• Это наиболее эффективный способ связи, поскольку оба
устройства могут передавать и получать данные одновременно.
• Полнодуплексный режим обеспечивает высокий уровень
надежности и точности, поскольку нет необходимости в
механизмах коррекции ошибок.

11.

Недостатки полнодуплексного режима:
• Полнодуплексный режим является самым дорогим режимом, так
как требует двух каналов связи.
• Он более сложен, чем симплексный и полудуплексный режимы,
поскольку требует двух физически отдельных путей передачи или
разделения пропускной способности канала.
• Полнодуплексный режим может подходить не для всех
приложений, поскольку он требует высокой пропускной
способности и может быть не нужен для некоторых типов связи.

12.

2. Параллельный и последовательный способы
передачи данных
Передача данных — это способ, с помощью которого компьютеры
и другие устройства передают информацию друг другу.
Существует два основных способа передачи данных:
• Последовательная - данные передаются по одному биту за раз
• Параллельная - данные передаются группами по 8 бит,
называемых байтами
Параллельная передача быстрее, но сложнее, а последовательная
проще, но может быть медленнее.

13.

Параллельная передача данных
Для передачи двоичной кодовой комбинации используется
столько линий, сколько разрядов (битов) эта комбинация
содержит. Каждый бит передается по отдельному проводу
одновременно. Такая параллельная передача называется
передачей с параллельным интерфейсом или передачей
параллельным кодом.

14.

При параллельной передаче информации кодовая комбинация
развертывается как бы не во времени, а в пространстве. Передача
параллельным кодом обеспечивает высокое быстродействие, но
требует повышенных затрат на создание канала передачи данных и
обладает плохой помехозащищенностью из-за взаимного влияния
передаваемых сигналов. Используется на небольшие расстояния (до
10 м), в основном для внутренних и внешних связей устройств ПК. В
вычислительных сетях передача параллельными кодами не
используется.

15.

В персональных ЭВМ для параллельной передачи данных к
внешним устройствам (принтер, стример, иногда сканер или внешние
дисководы) используется параллельный порт (интерфейс), типа
SPP/EPP/ECP (Standard Parallel Port/ Enhanced PP/ Extended
Capabilities Port – стандартный параллельный порт/ улучшенный пп/
порт с расширенными возможностями 25-контактный), с пиковой
скоростью передачи до 5 Мбайт/с (ECP).
В настоящее время эти параллельные порты заменены USBпортами (универсальная последовательная шина (USB).

16.

Для связи с внутренними устройствами параллельная
передача данных используется в интерфейсах (шинах):
• PCI (Peripheral Component Interconnect bus – шина
взаимосвязи периферийных компонентов). Эта 32-разрядная
шина в настоящее время с частотой 66 МГц и двойной передачей
данных за цикл 2x (2x32 бита) обеспечивает скорость передачи
данных до 528 Мбайт/с. (66 МГц × 64 бит = 4224 Мбит/с; 4224
Мбит/с : 8 = 528 Мбайт/с). С его помощью к материнской
(системной) плате подключаются звуковые карты, контроллеры
SCSI, видеокарты, сетевые адаптеры, внутренние модемы и т.п.;
• AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный графический
порт). Эта 32-разрядная шина работает на базовой частоте 66
МГц, при этом рабочая частота может составлять 66 (AGP 1х),
133 (AGP 2х) или 266 МГц (AGP 4х) со скоростью передачи до
1066 Мбайт/с (в режиме передачи 4-ёх 32-разрядных слов за
цикл) и предназначена для подключения к материнской плате
видеокарт;

17.

• IDE/ATA
(Integrated
Drive
Electronics
–
встроенная
электроника накопителя; AT attachment – подключение к
компьютеру AT). Интерфейс IDE, широко используемый в
запоминающих
устройствах
современных
компьютеров,
разрабатывался как интерфейс жесткого диска. Однако сейчас он
используется для поддержки не только жестких дисков, но и
многих других устройств, например накопителей на магнитной
ленте, CD/DVD-ROM, дисководов Zip и др. Имеет теоретическую
скорость передачи по протоколу Ultra DMA-133 (Direct Memory
Access – прямой доступ к памяти) – 133 Мбайт/с,
• SCSI (Small Computer system Interface – интерфейс малых
компьютерных систем) со скоростью передачи по протоколу
SCSI-3 при частоте шины 40 МГц и передачи 2-ёх 16-разрядных
слов за цикл до 160 Мбайт/с). Используется для подключения к
компьютеру высокоскоростных компонентов: жесткие диски, CD
дисководы, сканеры.

18.

• PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express PCIe
или
PCI-E
—
компьютерная
шина,
использующая
программную модель шины PCI и высокопроизводительный
физический протокол, основанный на последовательной
передаче
данных).
Это
современная
компьютерная
последовательная шина ввода-вывода для подключения
периферийных устройств к материнской плате компьютера. PCI
Express значительно превосходит по скорости PCI. И составляет,
например, у PCI-E 3.0 (x16) 32 Гб/сек. Интерфейс PCI Express
используется для подключения таких устройств как: видеокарты,
звуковые карты, сетевые карты, SSD накопители и другие.

19.

Последовательная передача данных
Чтобы снизить стоимость линий связи в компьютерных сетях,
разработчики стараются сократить количество проводов и из-за
этого используют не параллельную передачу всех бит кода, как это
делается внутри компьютера, а последовательную, побитную
передачу, требующую всего одной пары проводов.

20.

Для передачи кодовой комбинации по двухпроводной линии
связи группа битов передается по одному проводу бит за битом.
Это передача информации носит название передача с
использованием
последовательного
интерфейса
или
последовательным кодом. Такая передача вполне естественно,
медленнее, требует преобразования данных в параллельный код для
дальнейшей обработки в ЭВМ, но экономически более выгодна для
передачи сообщений на большие расстояния и что, не менее важно,
является более помехоустойчивой.

21.

В персональных ПК для последовательной передачи используются
внешние последовательные (Com, т.е. коммуникационные) порты
(интерфейсы) типа RS-232C (устаревший 25- или 9-контактный, длина
кабеля 50 м и более, максимальная скорость 64Кбит/с), современный
последовательный порт типа USB (Universal Serial Bus –
универсальная последовательная магистраль) со скоростью до 12
Мбит/с, а также высокоскоростной последовательный интерфейс
Firewire – огненная линия (IEEE 1394) со скоростью передачи от 100 до
1600 Мбит/с.
Последовательный способ передачи используется широко:
• связь ПК с клавиатурой и мышью;
• подключение к ЭВМ
сканеров, принтеров;
графопостроителей,
диджитайзеров,
• передача данных по телефонным линиям с помощью модемов;
• компьютерные сети.

22.

3. Система отношений «клиент-сервер»
В модели типа «клиент-сервер» устройство, запрашивающее
информацию, называется клиентом, а устройство, которое
отвечает на данный запрос, — сервером. Клиент представляет
собой сочетание аппаратного и программного обеспечения, которое
люди используют для прямого доступа к ресурсам, хранящимся на
сервере.

23.

В модели одноранговой сети (P2P) данные запрашиваются с
равноправного устройства без использования выделенного
сервера.
Сетевая модель P2P состоит двух частей: P2P-сетей и P2Pприложений. Обе части имеют похожие функции, но на практике
работают по-разному.

24.

Одноранговое приложение (P2P) позволяет устройству
выступать в роли как клиента, так и сервера в пределах одного
сеанса связи. В этой модели каждый клиент является
одновременно сервером, а каждый сервер — клиентом. Для P2Pприложений требуется, чтобы каждое конечное устройство
предоставляло пользовательский интерфейс и запускало сервис в
фоновом режиме.

25.

В некоторых P2P-приложениях используется гибридная система,
где общий доступ к ресурсам децентрализован, а индексы,
указывающие на местоположения ресурсов, хранятся в центральном
каталоге. В гибридной системе каждый узел обращается к серверу
индексации, чтобы получить местоположение ресурса, который
хранится на другом узле.
Некоторые Р2Р-приложения разработаны на основе протокола
Gnutella, который предполагает обмен целыми файлами между
пользователями.

26.

Например, клиентское программное обеспечение, совместимое с
протоколом Gnutella, позволяет пользователям подключаться к
сервисам Gnutella через Интернет, а также находить и использовать
ресурсы, доступ к которым был открыт другими одноранговыми узлами
Gnutella. Доступны многие клиентские приложения Gnutella, включая
µTorrent, BitComet, DC ++ и т.п.

27.

Многие P2P-приложения позволяют пользователям совместно
использовать части множества файлов в одно и то же время.
Клиенты
используют
торрент-файл
для
поиска
других
пользователей, располагающих необходимыми частями файлов,
чтобы затем напрямую подключиться к ним.
В этом файле также записана информация о трекере, на котором
хранятся данные о том, какими файлами располагают пользователи.
Клиенты запрашивают части файлов одновременно у разных
пользователей, совокупность которых называют роем.
Эта технология называется BitTorrent. У BitTorrent есть собственный
клиент. Но есть много других клиентов BitTorrent, включая uTorrent,
Deluge и qBittorrent.

28.

Контрольные вопросы
1. Какие существуют типы передачи данных между устройствами и чем
они отличаются?
2. Чем отличаются параллельный и последовательный способы передачи
данных?
3. Чем отличаются клиент-серверные и одноранговые сети?
4. Особенности работы Р2Р приложений?
5. Какие преимущества обмена информацией дает протокол Gnutella?