Compartilhamento de tecnologia

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Isenção de responsabilidade: o artigo refere-se a "Arquiteto de sistemaTutorial (Segunda Edição)", caso haja alguma infração, irei modificá-la e excluí-la imediatamente.

Um sistema que usa linhas de comunicação para conectar sistemas de computador e equipamentos de comunicação geograficamente dispersos com funções independentes em diferentes formas e depende de software de rede e protocolos de comunicação para realizar o compartilhamento de recursos e a transmissão de informações.

1. Conceitos básicos de rede

1. Desenvolvimento

(1) Nascimento

Na década de 1960, um sistema online remoto centrado em um único computador era utilizado para transmitir informações.

(2) Formação

Nas décadas de 1960 e 1970, vários hosts foram interconectados por meio de linhas de comunicação com o objetivo de compartilhar recursos entre si.

(3) Interconexão

Do final da década de 1970 até a década de 1990, existia uma rede aberta e padronizada com uma arquitetura de rede unificada e em conformidade com padrões internacionais. Este período produziu duas arquiteturas importantes: a arquitetura TCP/IP e a arquitetura OSI da Organização Internacional de Padronização.

(4) Desenvolvimento rápido

Da década de 1990 até o presente, as redes locais amadureceram, surgiram tecnologias de fibra óptica e de rede de alta velocidade e a Internet representada pela Internet se desenvolveu.

2. Função

(1) Comunicação de dados (funções principais)

Um método de comunicação que utiliza tecnologia de transmissão de dados para transferir informações entre dois nós de comunicação de acordo com um determinado protocolo de comunicação. A informação transferida é expressa na forma de dados binários. Características: Vinculado à telemática.

PS: Três grandes empresas de comunicações: telégrafo, telefone e rede de computadores

(2) Compartilhamento de recursos (objetivo principal)

Compartilhamento de recursos de hardware, recursos de software e recursos de dados

(3) Gestão centralizada

SIM

(4) Implementar processamento distribuído

Grandes tarefas são divididas em pequenas tarefas que são processadas por diferentes computadores e depois resolvidas centralmente.

(5) Balanceamento de carga

Refere-se à carga de trabalho distribuída uniformemente para cada sistema de computador na rede. O centro de rede é responsável pela distribuição e monitoramento. Quando um determinado computador está sobrecarregado, o sistema transfere automaticamente para um sistema de computador com carga mais leve.

3. Indicadores relevantes

(1) Indicadores de desempenho

• Taxa (taxa de dados/taxa de bits, um dos indicadores de desempenho mais importantes, unidade b/s (bits por segundo))

A taxa na qual um host ou dispositivo de comunicação conectado a uma rede de computadores transmite dados através de um canal digital.

• Largura de banda (dois significados)

1) Refere-se à largura do canal de um sinal. A largura de banda de um sinal representa a faixa de frequência ocupada por vários componentes de frequência contidos em um sinal. A unidade é Hertz (quilohertz, megahertz, gigahertz, etc.)

2) Rede de computadores: A largura de banda representa a capacidade das linhas de comunicação da rede em transmitir dados. A largura de banda da rede representa a "maior taxa de dados" que pode passar de um nó para outro na rede por unidade de tempo. Unidade: bits por segundo, b/s

• Taxa de transferência

A quantidade de dados que passam por uma determinada rede (ou canal, interface) por unidade de tempo. Limitado pela largura de banda da rede ou pela taxa nominal da rede.

Às vezes, a taxa de transferência também pode ser expressa em termos de bytes ou quadros transferidos por segundo.

• Latência (atraso/atraso, importante indicador de desempenho)

O tempo que leva para os dados (uma mensagem, pacote ou mesmo bit) viajarem de uma extremidade de uma rede (link) à outra.

É dividido em: atraso de envio, atraso de propagação, atraso de processamento, atraso de fila, etc.

• Tempo de ida e volta (RTT, uma importante métrica de desempenho)

O tempo decorrido desde o momento em que o remetente envia os dados até o remetente receber a confirmação do destinatário (o destinatário envia a confirmação imediatamente após receber os dados).

• Utilização

Utilização do canal: probabilidade de utilização do canal (passagem de dados), expressa em porcentagem. Uma utilização de canal completamente ociosa é zero.

Utilização da rede: A média ponderada da utilização do canal de toda a rede.

(2) Indicadores de incumprimento

• custo

• qualidade

• estandardização

• confiabilidade

• Escalabilidade e capacidade de atualização

• Facilidade de gerenciamento e manutenção

4. Perspectivas de aplicação

A segunda maior rede do mundo depois da Rede Telefônica Global

2. Tecnologia de Comunicação (Noções Básicas de Redes de Computadores)

1 canal

Transmissão de informações: O processo no qual a fonte e o destino enviam e recebem informações através do canal.

(1) Classificação

(2) Processo de processamento de transmissão de informações

1) Um canal é um canal para transmissão de informações

2) O transmissor recebe a informação enviada pela fonte, codifica-a e modula-a, converte a informação em um sinal adequado para transmissão no canal e envia-a para o canal.

3) O receptor é responsável por receber as informações do canal, desmodulá-las e decodificá-las e recuperá-las para o host. Nem todos os sinais de frequência podem ser transmitidos através do canal. O tamanho da faixa de frequência é a largura de banda do canal.

(3)Fórmula de Shannon

Calcule a capacidade do canal: a taxa máxima de transmissão do canal

C=B*log2(1+S/N)

C: Capacidade do canal, b/s

B: largura de banda do sinal, Hz

S: potência média do sinal, W

N: potência média de ruído, W

S/N: relação sinal-ruído, dB (decibel)

Para aumentar a capacidade do canal, você pode usar uma largura de banda maior para reduzir a relação sinal-ruído ou usar uma largura de banda menor para aumentar a relação sinal-ruído;

2. Transformação de sinal

Processamento de sinal do transmissor: codificação de fonte, codificação de canal, intercalação, modelagem de pulso, modulação.

Processamento de sinal do receptor: demodulação, decisão de amostragem, desintercalação, decodificação de canal, decodificação de fonte.

(1) Codificação fonte

Codificação de compressão de conversão de sinal analógico-analógico para digital (removendo informações redundantes)-sinal digital

(2) Codificação de canal

Adicionando informações redundantes para detecção e correção de erros no receptor.

(3) Entrelaçamento

A fim de resolver o problema de erros de decodificação de canal causados ​​por erros de bits contínuos, a intercalação interrompe a ordem dos dados após a codificação do canal de acordo com certas regras. A extremidade receptora restaura a ordem dos dados por meio da intercalação antes da decodificação.

(4) Formação de pulso

Para reduzir os requisitos de largura de banda, os dados transmitidos são convertidos numa forma de onda apropriada.

(5) Modulação

O processo de transportar informações para um sinal portador de alta frequência que atenda aos requisitos do sinal.

3. Reutilizar tecnologia

A transmissão simultânea de vários canais de dados requer o uso de tecnologias de multiplexação e acesso múltiplo.

Refere-se à tecnologia de transmissão de vários canais de dados simultaneamente em um canal.

(1) Multiplexação por divisão de tempo TDM

(2) Multiplexação por divisão de frequência FDM

(3) Multiplexação por divisão de código CMD

4. Tecnologia de acesso múltiplo

Uma tecnologia que transmite dados de vários usuários simultaneamente em uma linha e separa os dados de vários usuários na extremidade receptora.

(1) Acesso múltiplo por divisão de tempo TDMA

(2) Acesso múltiplo por divisão de frequência FDMA

(3) Acesso múltiplo por divisão de código CMDA

5. Características da rede de comunicação 5G

3. Tecnologia de rede

1. Rede local (LAN)

Um grupo de computadores (isto é, uma rede de comunicação) que interconecta vários computadores através de meios de transmissão dentro de um alcance geográfico limitado. A LAN está fechada.

(1) Topologia de rede

• estrutura estelar

Tomando o nó central (centro de controle) como centro, ele está conectado ao centro por meio de linhas de conexão. Os dados transmitidos por um nó devem passar pelo nó central.

Vantagens: velocidade de transmissão rápida (a comunicação entre dois nós leva apenas duas etapas), estrutura de rede simples, fácil construção de rede e fácil controle e gerenciamento

Desvantagens: baixa confiabilidade, baixa capacidade de compartilhamento de rede, uma vez que o nó central fica paralisado, toda a rede fica paralisada

• Estrutura em árvore (rede hierárquica centralizada)

Características: Baixo custo de rede e estrutura simples. Não há loop entre dois nós, cada link suporta transmissão bidirecional e a expansão do nó é conveniente e flexível, facilitando a inspeção do caminho do link.

Desvantagens: Qualquer falha no link do nó não folha afetará todo o sistema de rede.

• estrutura de ônibus

Cada dispositivo de nó está conectado a um barramento. Todos os dispositivos do nó transmitem informações através do barramento.

Uma falha no barramento afetará a comunicação de cada nó.

• estrutura em anel

Cada nó é conectado através de um link de comunicação conectado ponta a ponta, formando um circuito fechado.

O status de cada dispositivo é igual e as informações fluem em uma direção de acordo com uma direção fixa.

Qualquer falha do nó leva à paralisia física, o que não conduz à expansão. O atraso de resposta do sistema é longo e a eficiência de transmissão de informações é baixa.

• grade

Existe um link de comunicação entre quaisquer nós. A falha de qualquer nó não afeta outros nós.

Fiação complicada, altos custos de construção e métodos de controle complexos

(2) Tecnologia Ethernet (a tecnologia LAN mais comum)

• Estrutura do quadro Ethernet

Frame Ethernet: Pacote de dados no link Ethernet, a estrutura é a seguinte:

DMAC: endereço MAC do terminal de destino

SMAC: endereço MAC de origem

Comprimento/Tipo: 2 bytes, o valor é maior que 1500, o tipo de quadro de dados menor que 1500 representa o comprimento;

DATA/PAD: dados específicos, não menos que 64 bytes (menos de 64 bytes, é necessário conteúdo de preenchimento adicional)

FCS: campo de verificação de quadro

• Comprimento mínimo do quadro (64 bytes)

Finalidade/motivo: Para evitar o envio de um nó que enviou o último bit de um pacote de dados, mas o primeiro bit ainda não foi enviado para um nó mais distante. Os dados são enviados erroneamente pensando que a linha está ociosa, resultando em conflitos de envio de dados no link.

• Distância máxima de transmissão

Sem restrições estritas, mas afetado pela qualidade da linha, atenuação do sinal, etc.

• controle de fluxo

Função: Prevenir a perda de quadros quando o equipamento estiver bloqueado.

2. LAN sem fio (WLAN)

(1) Topologia WLAN

• Ponto a ponto

• Tipo de hub

Consiste em um nó central (HUB) e vários nós periféricos. Comunicações controladas centralmente.

• Totalmente distribuído

Nenhuma aplicação específica.

3. Rede de longa distância (WAN)

entre cidades, países ou países

Uma rede de área ampla consiste em uma sub-rede de comunicação (composta por dispositivos de nós de comunicação e links que conectam esses dispositivos) ou uma sub-rede de recursos (uma coleção de dispositivos e seus softwares que implementam funções de compartilhamento de recursos na rede).

(1) Tecnologias relacionadas

(2) Recursos

1) Orientado para serviços de comunicação de dados, apoiando os usuários na utilização de computadores para troca de informações a longas distâncias;

2) Ampla cobertura, longa distância de comunicação e rede de longa distância não tem topologia fixa

3) O departamento ou empresa de telecomunicações é responsável pelos componentes, gestão e manutenção, e presta serviços pagos de comunicação a toda a sociedade.

(3) Classificação

• rede de transmissão pública

• Rede de transmissão dedicada

• rede de transmissão sem fio

4. Rede Metropolitana (MAN)

Rede estabelecida por uma única cidade

3 níveis: camada central, camada de agregação e camada de acesso

5. Rede de comunicação móvel

4. Tecnologia de rede

1. Equipamento de rede e seu nível de funcionamento

(1) Centro

Na forma mais simples de equipamento de rede, os dados recebidos de uma porta são encaminhados para todas as outras portas, independentemente de o sistema conectado à porta estar pronto ou não. Uma porta é designada como porta de uplink e pode ser usada para conectar-se a outros hubs ou dispositivos de roteamento.

(2) Repetidor

O equipamento de interconexão LAN está localizado na camada física do sistema OSI.

(3) Ponte de rede

A camada de enlace de dados do sistema OSI.

(4) Interruptor

A camada de enlace de dados do OSI. Fornece um canal de encaminhamento exclusivo para quaisquer dois nós da rede que acessam o switch. Possui funções de endereçamento e comutação automáticas, capacidade de evitar conflitos de porta e melhorar o rendimento da rede.

(5) Roteador

A camada de rede do OSI. Geralmente usado para interconexão WAN ou WAN e LAN.

(6) Firewall

Firewall de hardware: O programa de firewall está integrado ao chip.

2. Protocolo de rede

(1) Modelo de interconexão de sistemas abertos (OSI/RM)

Da camada inferior à camada superior: camada física, camada de enlace de dados, camada de rede, camada de transporte, camada de sessão, camada de apresentação e camada de aplicação

Os acordos são fornecidos entre as mesmas camadas e os serviços são fornecidos pelas camadas superior e inferior.

(2) conjunto de protocolos OSI

(3) Conjunto de protocolo TCP/IP

Família de protocolos TCP/IP: Internet Protocol IP, Transmission Control Protocol TCP, User Datagram Protocol UDP, Virtual Terminal Protocol TELNET, File Transfer Protocol FTP, Email Transfer Protocol SMTP, Online News Transfer Protocol NNTP, Hypertext Transfer Protocol HTTP

(4) Comparação entre o modelo ISO/OSI e o modelo TCP/IP

3. Trocar tecnologia

(1) Função de comutação

Função de retransmissão de linha; função de ponte de isolamento;

(2) Princípio básico de troca

Um switch é um dispositivo de rede baseado na identificação de endereço MAC que pode completar a função de encapsular e encaminhar pacotes de dados.

Aprendizagem do caminho de encaminhamento; inundação de dados;

(3) Protocolo de troca

Spanning Tree Protocol (STP): Resolvendo Problemas de Link Loop

4. Tecnologia de roteamento

(1) Princípio de roteamento

Receba um pacote de dados originado de uma interface de rede e determine o próximo endereço a ser encaminhado com base no endereço de destino do datagrama.

(2) Protocolo do roteador

Protocolo de roteamento: Um protocolo que especifica como os pacotes de dados são encaminhados.

Classificação:

• Protocolo de gateway interno TGP

Protocolo de roteamento em execução em um sistema autônomo AS

• Protocolo de gateway externo EGP

Protocolo de roteamento entre ASs

5. Engenharia de Rede

1. Planejamento de rede

Incluindo: análise de demanda de rede, análise de viabilidade, análise de rede existente (ao otimizar e atualizar a rede existente)

2. Projeto de rede

Projete uma solução que resolva o problema do usuário. Incluindo: determinação dos objetivos gerais da rede, determinação dos princípios gerais do projeto, projeto da sub-rede de comunicação, seleção de equipamentos, projeto de segurança da rede, etc.

3. Implementação de rede

Incluindo: plano de implementação do projeto, aceitação do projeto de rede, instalação e depuração de equipamentos, operação e comutação de teste do sistema, treinamento de usuários, etc.