Преобразователи кода. Архитектура стека протоколов MicrosoftTCP/IP. Протокол управления передачей (TCP)

Преобразователи кода.

Преобразователи кодов служат для перевода одной формы числа в другую. Их входные и выходные переменные однозначно связаны между собой. Эту связь можно задать таблицами переключений или логическими функциями.

Шифратор (кодер) преобразует сигнал на одном из входов в n-разрядное двоичное число.

Дешифратор (декодер) преобразует код, поступающий на его входы, в сигнал только на одном из его выходов. Дешифратор n-разрядного двоичного числа имеет 2n выходов.

В цифровой технике широко применяются мультиплексоры и демультиплексоры. Мультиплексор это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных входов с выходом. Номер информационного входа, который соединяется с выходом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то в нем может быть 2nинформационных входов. Демультиплексор это устройство, обеспечивающее соединение одного из информационных выходов с одним входом. Номер информационного выхода, который соединяется с входом, задается в двоичном коде на адресных входах. Если демультиплексор имеет n адресных входов, то в нем может быть 2n информационных выходов.

Архитектура стека протоколов MicrosoftTCP/IP

Набор многоуровневых протоколов, или как называют стек TCP/IP, предназначен для использования в различных вариантах сетевого окружения. Стек TCP/IP с точки зрения системной архитектуры соответствует эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection – взаимодействие открытых систем) и позволяет обмениваться данными по сети приложениям и службам, работающим практически на любой платформе, включая Unix, Windows, Macintosh и другие.

Рис. 3.1 Соответствие семиуровневой модели OSI и четырехуровневой модели TCP/IP

Реализация TCP/IP фирмы Microsoft [1] соответствует четырехуровневой модели вместо семиуровневой модели, как показано на рис. 3.2. Модель TCP/IP включает большее число функций на один уровень, что приводит к уменьшению числа уровней. В модели используются следующие уровни:

- уровень Приложения модели TCP/IP соответствует уровням Приложения, Представления и Сеанса модели OSI;

- уровень Транспорта модели TCP/IP соответствует аналогичному уровню Транспорта модели OSI;

- межсетевой уровень модели TCP/IP выполняет те же функции, что и уровень Сети модели OSI;

- уровень сетевого интерфейса модели TCP/IP соответствует Канальному и Физическому уровням модели OSI.

Уровень Приложения

Через уровень Приложения модели TCP/IP приложения и службы получают доступ к сети. Доступ к протоколам TCP/IP осуществляется посредством двух программных интерфейсов (API –Application Programming Interface):

- Сокеты Windows;

- NetBIOS.

Интерфейс сокетов Windows, или как его называют WinSock, является сетевым программным интерфейсом, предназначенным для облегчения взаимодействия между различными TCP/IP – приложениями и семействами протоколов.

Интерфейс NetBIOS используется для связи между процессами (IPC – Interposes Communications) служб и приложений ОС Windows. NetBIOS выполняет три основных функции:

- определение имен NetBIOS;

- служба дейтаграмм NetBIOS;

- служба сеанса NetBIOS.

В таблице 3.1 приведено семейство протоколов TCP/IP.

Таблица 3.1

Название протокола	Описание протокола
WinSock	Сетевой программный интерфейс
NetBIOS	Связь с приложениями ОС Windows
TDI	Интерфейс транспортного драйвера (TransportDriver Interface) позволяет создавать компоненты сеансового уровня.
TCP	Протокол управления передачей (TransmissionControl Protocol)
UDP	Протокол пользовательских дейтаграмм (UserDatagram Protocol)
ARP	Протокол разрешения адресов (AddressResolution Protocol)
RARP	Протокол обратного разрешения адресов (Reverse Address Resolution Protocol)
IP	Протокол Internet(InternetProtocol)
ICMP	Протокол управляющих сообщений Internet (Internet Control Message Protocol)
IGMP	Протокол управления группами Интернета (Internet Group Management Protocol),
NDIS	Интерфейс взаимодействия между драйверами транспортных протоколов
FTP	Протокол пересылки файлов (File Transfer Protocol)
TFTP	Простой протокол пересылки файлов (TrivialFileTransferProtocol)

Уровень транспорта

Уровень транспорта TCP/IP отвечает за установления и поддержания соединения между двумя узлами. Основные функции уровня:

- подтверждение получения информации4

- управление потоком данных;

- упорядочение и ретрансляция пакетов.

В зависимости от типа службы могут быть использованы два протокола:

- TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей);

- UDP (User Datagram Protocol – пользовательский протокол дейтаграмм).

TCP обычно используют в тех случаях, когда приложению требуется передать большой объем информации и убедиться, что данные своевременно получены адресатом. Приложения и службы, отправляющие небольшие объемы данных и не нуждающиеся в получении подтверждения, используют протокол UDP, который является протоколом без установления соединения.

Протокол управления передачей (TCP)

Протокол TCP отвечает за надежную передачу данных от одного узла сети к другому. Он создает сеанс с установлением соединения, иначе говоря виртуальный канал между машинами. Установление соединения происходит в три шага:

1. Клиент, запрашивающий соединение, отправляет серверу пакет, указывающий номер порта, который клиент желает использовать, а также код (определенное число) ISN (Initial Sequence number).

2. Сервер отвечает пакетом, содержащий ISN сервера, а также ISN клиента, увеличенный на 1.

3. Клиент должен подтвердить установление соединения, вернув ISN сервера, увеличенный на 1.

Трехступенчатое открытие соединения устанавливает номер порта, а также ISN клиента и сервера. Каждый, отправляемый TCP – пакет содержит номера TCP – портов отправителя и получателя, номер фрагмента для сообщений, разбитых на меньшие части, а также контрольную сумму, позволяющую убедиться, что при передачи не произошло ошибок.

Пользовательский протокол дейтаграмм (UDP)

В отличие от TCP UDP не устанавливает соединения. Протокол UDP предназначен для отправки небольших объемов данных без установки соединения и используется приложениями, которые не нуждаются в подтверждении адресатом их получения. UDP также использует номера портов для определения конкретного процесса по указанному IP адресу. Однако UDP порты отличаются от TCP портов и, следовательно, могут использовать те же номера портов, что и TCP, без конфликта между службами.

Межсетевой уровень

Межсетевой уровень отвечает за маршрутизацию данных внутри сети и между различными сетями. На этом уровне работают маршрутизаторы, которые зависят от используемого протокола и используются для отправки пакетов из одной сети (или ее сегмента) в другую (или другой сегмент сети). В стеке TCP/IP на этом уровне используется протокол IP.

Протокол Интернета IP

Протокол IP обеспечивает обмен дейтаграммами между узлами сети и является протоколом, не устанавливающим соединения и использующим дейтаграммы для отправки данных из одной сети в другую. Данный протокол не ожидает получение подтверждения (ASK, Acknowledgment) отправленных пакетов от узла адресата. Подтверждения, а также повторные отправки пакетов осуществляется протоколами и процессами, работающими на верхних уровнях модели.

К его функциям относится фрагментация дейтаграмм и межсетевая адресация. Протокол IP предоставляет управляющую информацию для сборки фрагментированных дейтаграмм. Главной функцией протокола является межсетевая и глобальная адресация. В зависимости от размера сети, по которой будет маршрутизироваться дейтаграмма или пакет, применяется одна из трех схем адресации.

Адресация в IP-сетях

Каждый компьютер в сетях TCP/IP имеет адреса трех уровней: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя).

Физический, или локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена сеть, в которую входит узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС–адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС – адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем.

Сетевой, или IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Символьный адрес, или DNS-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

Протоколы сопоставления адреса ARP и RARP

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol (ARP). ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети – протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило, не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу – нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP – RARP (Reverse Address Resolution Protocol) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.

В локальных сетях ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP-запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP-запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным адресом. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP-запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета.

Протокол ICMP

Протокол управления сообщениями Интернета (ICMP – Internet Control Message Protocol) используется IP и другими протоколами высокого уровня для отправки и получения отчетов о состоянии переданной информации. Этот протокол используется для контроля скорости передачи информации между двумя системами. Если маршрутизатор, соединяющий две системы, перегружен трафиком, он может отправить специальное сообщение ICMP – ошибку для уменьшения скорости отправления сообщений.

Протокол IGMP

Узлы локальной сети используют протокол управления группами Интернета (IGMP – Internet Group Management Protocol), чтобы зарегистрировать себя в группе. Информация о группах содержится на маршрутизаторах локальной сети. Маршрутизаторы используют эту информацию для передачи групповых сообщений.

Групповое сообщение, как и широковещательное, используется для отправки данных сразу нескольким узлам.

NDIS

Network Device Interface Specification – спецификация интерфейса сетевого устройства, программный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие между драйверами транспортных протоколов, и соответствующими драйверами сетевых интерфейсов. Позволяет использовать несколько протоколов, даже если установлена только одна сетевая карта.

Уровень сетевого интерфейса

Этот уровень модели TCP/IP отвечает за распределение IP-дейтаграмм. Он работает с ARP для определения информации, которая должна быть помещена в заголовок каждого кадра. Затем на этом уровне создается кадр, подходящий для используемого типа сети, такого как Ethernet, Token Ring или ATM, затем IP-дейтаграмма помещается в область данных этого кадра, и он отправляется в сеть.

Структура центрального процессора ЭВМ

Центральный процессор - это центральное устройство компьютера, которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера. У компьютеров четвёртого поколения и старше функции центрального процессора выполняет микропроцессор на основе СБИС, содержащей несколько миллионов элементов, конструктивно созданный на полупроводниковом кристалле путём применения сложной микроэлектронной технологии.

Характеристика режимов работы ЭВМ

Режим реального времени отличается в зависимости от особенностей программного и технического обеспечения и организационных форм использования ЭВМ, а режим распределения времени - зависит лишь от особенностей программного и технического обеспечения.

è Пакетный режим — это режим, при котором пользователь не имеетдоступа к машинным ресурсам, а обработка информации выполняется в специальном подразделе. Такой режим работы ЭВМ используется при централизованной обработке информации. Для организации работы ЭВМ в таком режиме создается подраздел, основной функцией которого является обработка информации. Работниками такого подраздела являются специалисты по работе с вычислительной техникой. Они не заинтересованы в результатах обработки по смыслу, их интересуют результаты работы по форме.

Из-за того, что в пакетном режиме работники, которые обрабатываютинформацию, не выполняют маркетинговых профессиональных обязанностей, они могут во время обработки информации использовать искусственные методы контроля отдельных операций технологического процесса и за счет организационных средств обеспечить корректность и своевременность обработки информации.

В пакетном режиме из-за отсутствия у пользователя возможности иметьнепосредственный доступ к машинным ресурсам существуют задержки в выдачерезультатов. Иногда такие задержки могут достигать нескольких дней. Это связано с особенностями технологии обработки информации и необходимостью обработки многих задач в одном месте поочередно. В таком режиме вследствие возможных задержек не решаются некоторые задачи оперативного характера.

Чаще всего оперативная результатная информация уже на следующий день или следующего часа ненужная, поэтому задержки с выдачей результатов обработки в пакетном режиме и приводят к тому, что в таком режиме решаютсялишь задачи регламентного характера. У регламентных задач известная периодичность их решения и срок, к которому необходимо выдать результат.

è Интерактивный режим работы ЭВМ — это режим, в котором пользователь имеет непосредственный доступ к машинным ресурсам и имеетвлияние на процесс обработки информации. Такое влияние способствует ксоответствующей реакции системы.

è Диалоговый режим работы ЭВМ — это режим, в котором человек и ЭВМ обмениваются информацией в темпе, который можно сравнить с темпом обработки информации человеком.

И в интерактивном и в диалоговом режимах характерна работа в виде диалога. Интерактивный и диалоговый режим может использоваться как при централизованной, так и при распределенной обработке информации. Для централизованной обработки информации пользователем, который имеет доступк ресурсам ЭВМ, может быть оператор вычислительного центра, или другого специального подраздела, где обрабатывается информация.

Выделение интерактивного и диалогового режимов зависит не только от особенностей доступа к ресурсам ЭВМ, а и от принципов построения программного обеспечения для обработки информации. Если программы обработки построены так, что пользователь может выбирать во время диалога сглавной программой тот или другой расчет или должен отвечать на вопрос ЭВМ для определения направления дальнейшей работы, то в таком случае может идти об интерактивном режиме или диалоговом режиме. С точки зрения пользователя эти два режимы практически не различаются.

В интерактивном или диалоговом режиме, который используется в специализированном подразделе из обработки информации, могут применятьсяискусственные методы контроля, как это происходит в пакетном режиме. Когдаинтерактивный режим реализован на ПЭВМ, которые установлены на рабочих местах управленческого персонала, то в таком случае искусственные методы контроля не применяются, а вся обработка информации аналогична ее обработке без ПЭВМ.

В интерактивном и диалоговом режимах, благодаря возможности пользователя иметь непосредственный доступ к машинным ресурсам, почти не бывает задержек в выдаче результатов. Такие задержки могут возникать лишь тогда, когда для получения результата необходимо ввести в ЭВМ большой объем данных, которые не были введены, или когда расчет выполняется на протяжении нескольких часов. Для устранения задержек можно предусмотреть специальный график поступления информации на обработку или вводить информацию в ЭВМпо мере 'ее регистрации. В интерактивном или диалоговом режимах ПЭВМ можно использовать для автоматизированной регистрации информации.

è Режим реального времени — это режим, в котором обработка информации ведется со скоростью, близкой к скорости процесса в реальной жизни, при котором информация обрабатывается. Такой режим чаще всего используется в автоматизированных системах управления технологическими процессами. В этих системах ЭВМ подключена к специальному оборудованию, которое автоматически регистрирует состояние технологического процесса.Оборудование передает на ЭВМ сигналы, которые она может анализировать. На основании анализа ЭВМ формирует сигналы, влияющие на процесс, передает их оборудованию, которое автоматически вносит изменения в состояние процесса.

В маркетинговых информационных системах режим реального времени может рассматриваться в двух аспектах: для организации диалога «человек-ПЭВМ» и для обработки информации о состоянии объекта (рынка). Если диалоговая обработка информации организована так, что диалог с ЭВМ происходит со скоростью диалога «человек-человек», то может идти о режиме реального времени.

Термин «режим реального времени» больше используется для оценки скорости поступления информации об изменениях в состоянии объекта в ЭВМ. Если ЭВМ применяется для регистрации информации и все изменения сразузаносятся на машинный носитель автоматически или автоматизировано (человеком с помощью ЭВМ), то можно говорить об обработке маркетинговой информации в режиме реального времени.

è Режим распределения времени — это режим, в котором к машинным ресурсам одновременно могут обращаться несколько пользователей или программ, и вкотором обработка информации происходит так, что у пользователя создаетсявпечатление монопольного владения машинными ресурсами. Для реализации такого режима необходимое наличие специального программного обеспечения, а иногда — и специальных технических устройств. Например, машины серии СМ ЭВМ были построены на основе режима реального времени, в технологии «клиент- сервер»необходимое специальное программное и техническое забезпечение для обслуживания и накопления запросов разных пользователей.

è Режим телеобработки - это режим, в котором пользователь имеетнепосредственный доступ к машинным ресурсам, причем этот доступ большейчастью являнется отдаленным и коллективным. Толковый словарь повычислительной технике ссылается на то, что термин «режим телеобработки» устарел. Этот термин использовался тогда, когда существовала центральная ЭВМ и много терминалов для связи с ней. За терминалами находились пользователи информации, и эти терминалы могли быть установлены на их рабочих местах.Центральная ЭВМ нахъодилась в специализированном помещении, где работали специалисты по вычислительной технике. Некоторые расчеты в этом помещениивыполнялись в пакетном режиме на центральной ЭВМ, но большинство расчетов (в том числе и оперативные) выполнялись в режиме телеобработки.

Особенности работы пользователя в режиме телеобработки зависели от используемого обеспечения. Он мог вести диалог с ЭВМ, или только получать конкретные сведения.

Сейчас вместо термина «режим телеобработки» чаще используют термин «обработка с помощью средств сети ЭВМ» или термин«технология или режим «клиент-сервер».

Это режим работы средств вычислительной техники, которые установлены на разных рабочих местах. Среди таких средств обязательно существует одна ЭВМ, которую называют «сервер» (от английского слова server - тот, кто обслуживает).Такая ЭВМ сохраняет информацию общего пользования и выполняет различныефункции по обслуживанию пользователей.

Если ЭВМ, установленные на рабочих местах пользователей и объединенные с сервером, не имеют накопителей на магнитных дисках, технических устройств для печатания и т.п. (такие могут иметь название «рабочая станция»), то все необходимые устройства, программы, файлы для таких рабочих станций обеспечивает сервер. С него на рабочую станцию может загружаться не только прикладное, но и системное программное обеспечение. Рабочая станция может служить терминалом для связи с центральной ЭВМ - сервером.

С точки зрения технологии обработки информации значительно различаются пакетный и интерактивный или диалоговый режимы работы.

Остальные режимы технологии обработки информации можно считать или пакетным, или интерактивным.

Особенности технологии в таком случае будут зависеть от организационной формы использования вычислительной техники и квалификации пользователя.

Техническое облуживание и ремонт струйного принтера.

Первое, что нужно делать для облегчения жизни принтера — это время от времени очищать от грязи направляющую, по которой движется каретка с печатающими головками.

Для более полной очистки необходимо снять верхнюю крышку устройства. Она крепится к станине винтами и/или защелками.

Удалять пыль можно двумя путями:

с помощью пылесоса на «выдув» (если позволяют условия), направляя поток воздуха непосредственно на датчики и наиболее запыленные места,

с помощью пылесоса на «втягивание» (обычный режим работы пылесоса) и резиновой груши-спринцовки.

Чистим энкодерные шкалы датчиков

Датчики содержат, помимо шкал и оптопары (фотодиод и светодиод), на выходе которых присутствует импульсная последовательность. Если шкалы будут загрязнены, принтер будет получать неверную информацию о движении печатающей головки или бумаги. Это может вызвать дефекты печати в виде вертикальных пропусков. Могут быть и ошибки в подаче бумаги.

Очистка капы и ракеля

Надо периодически очищать капу (резиновую прокладку, защищающую сопла от высыхания) и ракель (резиновый нож) от сгустков чернил.

Чернила на капе и ракелях подсыхают, густеют, на них садится пыль. В результате получается густой «мазут». При прокачке чернил ракель с «мазутом» елозит по сопловой пластине картриджа.