Поколения вычислительных машин.

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Поколения вычислительных машин.

«Нулевое»(1642-1940) — механические вычислители. Простые арифметические операции.

· Счетная машина Паскаля(1642)

· Сумматор на зубчатых колесах

· Арифмометр Лейбница(1671)

· Компьютер Z3(1939) Первый автоматический компьютер.

«Первое»(1940—1960) - вычислители на электронных лампах. Быстродействие — 10 - 20 тысяч операций в секунду.

· Enigma(1940)

· Colossus(1943)

· Eniac(1946) на вакуумных лампах

· Урал1,ЭВМ Киев

· UNIVAC-первый коммерческий компьютер

· IBM 701

«Второе»(1949—1961) – вычислители на транзисторах. Быстродействие — до 1—2 миллионов операций в секунду.

· МЭСМ,БЭСМ профессора Лебедева

· PDP-1 DEC(первая компьютерная игра)

· PDP-8 DEC - коммерческий мини-компьютер

· Cray-1 суперкомпьютер

· B5000-языки программирования: Алгол и Кобол

· ДВК-1 – микро-ЭВМ

«Третье»(1961—1971) - компьютеры на интегральных схемах. Быстродействие — до 300 миллионов операций в секунду. Микро-ЭВМ, предназначенные для работы с одним пользователем. Первые операционные системы.

· IBM 360-большая ЭВМ

· Серия ЭВМ 20,40,50,60,70:

-масштабируемость характеристик и стоимости

-использование ОС

-мультипрограммирование

«Четвертое»(1971 - по настоящее время) -компьютеры с микропроцессорами. Быстродействие — миллиарды операций в секунду. Персональные ЭВМ. Готовые прикладные программы, графический интерфейс, использование технологии мультимедиа. Глобальные компьютерные сети.

· i4040

· Core 2 Duo

· Core i7

Многоуровневая организация ЭВМ. Многоступенчатая обработка.

[верхний уровень] Концептуальный уровень(пользователь) → Уровень ЯВУ (программист/системщик) → Уровень ассемблера → Уровень ОС → Уровень машинных команд → Микроархитектурный уровень → Вентильный уровень [нижний уровень]

1. На концептуальном уровне пользователь ЭВМ анализирует задачу, разрабатывает алгоритм ее решения, определяет содержимое обработки информации.

2. На уровне языков программирования высокого уровня изучается алгоритм решения задачи, составляется детальный проект решения ,пишется программа на одном из языков высокого уровня.

3. На уровне ассемблера программы ориентируются на ресурсы ЭВМ.

4. На уровне ОС происходит мультипрограммное обеспечение, управление памятью

5. На уровне машинных команд обеспечивается связь программных и аппаратных средств. На этом уровне составляется список команд, определяются способы кодирования кодов операций и адресов, число адресных полей и другие параметры, заложенные в структуру ЭВМ.

6. На микроархитектурном уровне машинные команды представляются в виде совокупности микрокоманд, выполняемых в такте данных (АЛУ+Рг).

7. На уровне регистровых передач осуществляются элементарные операции, выполняемые аппаратурой ЭВМ. Это операции преобразования информации, операции чтения и записи в запоминающее устройство и регистры, операции коммутации, обеспечивающие передачу слов между отдельными модулями и блоками.

8. На уровне вентилей разрабатываются логические схемы при логическом проектировании аппаратуры ЭВМ.

Многоуровневая организация ЭВМ. Структурная организация и архитектура

Структура Характеристики, определяющие детали аппаратной реализации (внутри корпуса): · количество функциональных блоков (БОД) · принципы построения УУ · набор сигналов управления · технология функционирования памяти

Архитектура Характеристики системы, доступные извне (со стороны программиста): · набор машинных команд · формат машинных команд · формат данных · способы адресации

Цикл обработки команды современного процессора

Процесс обработки отдельной команды принято называть циклом обработки. Основные операции:

• Вычисление адреса команды

• Извлечение команды

• Расшифровка кода операции

• Вычисление адреса операнда

• Извлечение операнда

• Обработка данных

• Сохранение результата

• Обработка прерываний

Конвейерная организация. Что такое конвейерная обработка. Простейшая организация конвейера и оценка его производительности. Примеры.

Конвейерная обработка основана на разделении подлежащей исполнению функции на более мелкие части, называемые ступенями, и выделении для каждой из них отдельного блока аппаратуры. Производительность при этом возрастает благодаря тому, что одновременно на различных ступенях конвейера выполняются несколько команд.

Простейшая организация конвейера:

1. Выборка команды (чтение очередной команды из памяти и занесение ее в регистр команды)

2. Декодирование команды (определение кода операции и способов адресации операндов)

3. Вычисление адресов (вычисление адреса операнда)

4. Выборка операндов (извлечение операндов из памяти. Эта операция не нужна для операндов, находящихся в регистрах)

5. Исполнение команды (непосредственное выполнение команды)

6. Запись результата

Конвейеризация увеличивает пропускную способность процессора (количество команд, завершающихся в единицу времени), но она не сокращает время выполнения отдельной команды.

В качестве примера рассмотрим не конвейерную машину с пятью этапами выполнения операций, которые имеют длительность 50, 50, 60, 50 и 50 нс соответственно . Пусть накладные расходы на организацию конвейерной обработки составляют 5 нс. Тогда среднее время выполнения команды в не конвейерной машине будет равно 260 нс. Если же используется конвейерная организация, длительность такта будет равна длительности самого медленного этапа обработки плюс накладные расходы, т.е. 65 нс. Это время соответствует среднему времени выполнения команды в конвейере. Таким образом, ускорение, полученное в результате конвейеризации, будет равно отношению 260/65=4 (при выполнении трех команд)

Предсказание перехода.

До момента выполнения команды условного перехода делается предположение о наиболее вероятном исходе этой команды. Последующие команды поступают на конвейер в соответствии с предсказанием. Различают статические и динамические предсказания.

Примеры работы УУ при исполнении команды

· Пересылка данных из одного внутреннего регистра процессора в другой.

Эта команда исполняется за 2—3 такта синхроимпульсов. В первом такте УУ выдает на шину адреса состояние счетчика команд ПК для выборки кода очередной команды и импульс чтения ОЗУ, при этом анализируется бит готовности ОЗУ. При готовности ОЗУ код команды передается в регистр текущей команды. Иначе УУ исполняет такты ожидания, не изменяя состояние линий управления/адреса.

Собственно исполнение этой команды выполняется за два такта синхроимпульсов, если выборка команды и декодирование её производится в одном такте. В первом такте УУ декодирует код регистра команды. Во втором такте на внутреннюю общую шину данных с помощью ключей выдается состояние регистра-источника и одновременно вход регистра-приемника подключается другими ключами к этой же внутренней шине данных, в результате этого регистр-приемник принимает состояние регистра-источника. Далее УУ размыкает ключи и переходит к исполнению следующей команды.

УУ решает 2 задачи:

· Организация выполнения процессором микроопераций в нужной последовательности

· Формирование управляющих сигналов, необходимых для выполнения каждой микрооперации

УУ с жесткой логикой:

УУ с жесткой логикой – УУ в виде конечного автомата, формирующего выходные сигналы управления в зависимости от текущего состояния и значений осведомительных входных сигналов

Управляющие сигналы:

Управляющие сигналы - сигналы для пуска и контроля выполнения функций ФЕ(П) ИИС. (Функциональные Единицы (Приборы) Информационно-Измерительных Систем) Управляющие сигналы подразделяются на командные и контрольные.

УС, формируемые УУ:

1. УС, распространяемые внутри процессора (сигналы передачи данных из одного регистра в другой, сигналы запуска определенных операций в АЛУ)

2. Сигналы, передаваемые по ШУ (сигналы, управляющие работой памяти, сигналы, управляющие работой модулей ввода/вывода)

Сетевые топологии.

Топология сети – это геометрическая схема взаимного расположения физических элементов сети ЭВС (рабочих станций, серверов и т.д.), которых путем указания направлений и линий связи определяет потенциальные возможности обмена информации между отдельными элементами вычислительной сети.

Виды топологий:

1. Полносвязная - каждая рабочая станция подключена ко всем остальным. Этот вариант является громоздким и неэффективным, несмотря на свою логическую простоту.

2. Последовательная - Все элементы данной топологии связаны последовательными линиями связи.

3. Шинная -Существует одна общая шина, которая через индивидуальный интерфейс подключает другие элементы

4. Кольцевая – Кольцо однонаправленное и обладает обратным каналом связи.

5. Звездообразная - Существует один центральный узел и все остальные, подключены строго к нему

6. Иерархическая (древовидная) - каждый узел более высокого уровня связан с узлами более низкого уровня звездообразной связью, образуя комбинацию звезд.

7. Петлевая - Ряд закольцованных фрагментов соединенных через центральный узел

8. Ячеистая - Является продолжение петлевой - «цепь»

9. Смешанная - топология, преобладающая в крупных сетях с произвольными связями между компьютерами.

Сетевые модели OSI

Сетевая модель - это модель взаимодействия сетевых протоколов. А протоколы в свою очередь, это стандарты, которые определяют каким образом, будут обмениваться данными различные программы. OSI (Open System Interconnection) (Сетевая модель взаимодействия открытых систем (эталонная модель)). Именно этой модели придерживаются производители сетевых устройств, когда разрабатывают новые продукты. Сетевая модель OSI состоит из 7 уровней, причем принято начинать отсчёт с нижнего:

7. Прикладной уровень

6. Представительский уровень или уровень представления

5. Сеансовый уровень

4. Транспортный уровень

3. Сетевой уровень

2. Канальный уровень

1. Физический уровень

Физический уровень

Этот уровень определяет механические, электрические, процедурные и функциональные характеристики установления, поддержания и размыкания физического соединения между конечными системами. Физический уровень определяет такие характеристики соединения, как уровни напряжений, синхронизацию и физическую скорость передачи данных, максимальные расстояния передачи, конструктивные параметры разъемов и другие аналогичные характеристики. Известные стандарты RS-232-C, V.24 и IEEE 802.3 (Ethernet).

На этом уровне также работают концентраторы, повторители сигнала и медиаконвертеры.

Физический уровень :

передача битов по физическим каналам;
формирование электрических сигналов;
кодирование информации;
синхронизация;
модуляция.

Канальный уровень

Канальный уровень (уровень звена данных, информационно-канальный уровень) отвечает за надежную передачу данных через физический канал, а именно:

обеспечивает физическую адресацию (в отличие от сетевой или логической адресации);
обеспечивает обнаружение ошибок в передаче и восстановление данных;
отслеживает топологию сети и обеспечивает дисциплину использования сетевого канала конечной системой;
обеспечивает уведомление о неисправностях;
обеспечивает упорядоченную доставку блоков данных и управление потоком информации.

Для ЛВС канальный уровень разбивается на два подуровня:

LLC (Logical Link Control) — обеспечивает управление логическим звеном, т.е. собственно функции канального уровня;
MAC (Media Access Control) — обеспечивает специальные методы доступа к среде распространения.

Сетевой уровень

Этот уровень обеспечивает возможность соединения и выбор маршрута между двумя конечными системами, подключенными к разным подсетям (сегментам), которые могут быть разделены множеством подсетей и могут находиться в разных географических пунктах. Протоколы маршрутизации позволяют сети из маршрутизаторов выбирать оптимальные маршруты через связанные между собой подсети.

Функции Сетевого уровня:

Для моделей с установлением соединения — установление соединения:

Сетевой уровень модели OSI может быть как с установкой соединения, так и без него. Для сравнения — Межсетевой уровень стека протоколов Модели DoD (Модель TCP/IP) поддерживает только протокол IP, который является протоколом без установки соединения; протоколы с установкой соединения находятся на следующих уровнях этой модели.

Присвоение адреса сетевому узлу

Каждый хост в сети должен иметь уникальный адрес, который определяет, где он находится. Этот адрес обычно назначается из иерархической системы. В Интернете адреса известны как адреса протокола IP.

Продвижение данных

Так как многие сети разделены на подсети и соединяются с другими сетями широковещательными каналами, сети используют специальные хосты, которые называются шлюзами или роутерами (маршрутизаторами) для доставления пакетов между сетями. Это также используется в интересах мобильных приложений, когда пользователь двигается от одной базовой станции к другой, в этом случае пакеты (сообщения) должны следовать за ним. В протоколе IPv4 такая идея описана, но практически не применяется. IPv6 содержит более рациональное решение.

Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена), X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2), CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации — RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First)

Транспортный уровень.

Транспортный уровень обеспечивает высшим уровням услуги по транспортировке данных, а именно:

обеспечивает надежную транспортировку данных через объединенную сеть;
обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия виртуальных каналов;
обеспечивает обнаружение и устранение неисправностей транспортировки;
следит за тем, чтобы конечная система не была перегружена слишком большим количеством данных.

Другими словами, транспортный уровень обеспечивает интерфейс между процессами и сетью, устанавливает логические каналы между процессами и обеспечивает передачу по этим каналам информационных блоков. Эти логические каналы называются транспортными.

Протоколы транспортного уровня: ATP (AppleTalk Transaction Protocol), CUDP (Cyclic UDP), DCCP (Datagram Congestion Control Protocol), FCP (Fibre Channel Protocol), IL (IL Protocol), NBF (NetBIOS Frames protocol), NCP (NetWare Core Protocol), SCTP (Stream Control Transmission Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange), SST (Structured Stream Transport), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol)

Сеансовый уровень

Сеансовый уровень — 5-й уровень сетевой модели OSI, отвечает за поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

Сеансы передачи составляются из запросов и ответов, которые осуществляются между приложениями. Службы сеансового уровня обычно используются в средах приложений, в которых требуется использование удалённого вызова процедур.

Примером протокола сеансового уровня является ISO 8327. В случае потери или длительной соединения этот протокол может попытаться его восстановить. Если соединение не используется длительное время, то протокол сеансового уровня может его закрыть и открыть заново.

В рамках семантических конструкций сеансового уровня сетевой архитектуры OSI этот уровень отвечает на служебные запросы с представительского уровня и осуществляет служебные запросы к транспортному уровню.

Представительский уровень

Уровень 6, Представительский (Presentation), определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Этот уровень можно назвать переводчиком.

На компьютере-отправителе данные, поступившие от Прикладного уровня, на этом уровне переводятся в общепонятный промежуточный формат. На компьютере-получателе на этом уровне происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется Прикладным уровнем данного компьютера.

Представительский уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену или преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы) и расширение графических команд.

Представительский уровень, кроме того, управляет сжатием данных для уменьшения передаваемых битов.На этом уровне работает утилита, называемая редиректором (redirector). Ее назначение — переадресовать операции ввода/вывода к ресурсам сервера.

Прикладной уровень

Уровень 7, Прикладной (Application), — самый верхний уровень модели OSI. Он представляет собой окно для доступа прикладных процессов к сетевым услугам.

Этот уровень обеспечивает услуги, напрямую поддерживающие приложения пользователя, такие, как программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базам данных и электронная почта. Нижележащие уровни поддерживают задачи, выполняемые на Прикладном уровне.

Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и обработкой ошибок.

Прикладной уровень

----------и----------- (вопрос 58)

Подсети и маски подсетей

Подсеть - это отдельная, самостоятельно функционирующая часть сети, имеющая соединение с общей сетью, как правило через маршрутизатор. Сеть класса A допускает наличие более 16 миллионов узлов. Представить себе такую сеть очень сложно, а работать в ней будет невозможно из-за того, что сетевое оборудование просто не справится с таким количеством передаваемых пакетов. В связи с этим IP-сеть можно разбить на несколько подсетей, объединив их маршрутизаторами и присвоив каждой из них свой идентификатор сети. В одном сетевом классе может существовать множество подсетей.

Для настройки подсети используется маска подсети, которая предназначена для определения адреса сети независимо от класса сети. Формат записи маски подсети такой же как и формат IP-адреса, это четыре двоичных октета или четыре поля, разделяемых точкой. Значения полей маски задаются следующим образом:

· все биты, установленные в 1, соответствуют идентификатору сети;

· все биты, установленные в 0, соответствуют идентификатору узла.

Класс сети Биты маски подсети Маска подсети

A 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0

B 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0

C 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0

Любой узел в сети требует наличия маски подсети. Маска не является IP-адресом узла, она лишь описывает адресное пространство подсети, с какого адреса начинается подсеть и каким заканчивается. Если в одной физической сети будут работать компьютеры с разной маской, то они не увидят друг друга.

Использование в паре с IP-адресом маски подсети позволяют отказаться от применения классов адресов и сделать более гибкой всю систему IP-адресации. Так, например, маска 255.255.255.240 (11111111 11111111 11111111 11110000) позволяет разбить диапазон в 254 IP-адреса, относящихся к одной сети класса C, на 14 диапазонов, которые могут выделяться разным сетям.

Таким образом, если IP-адрес компьютера 192.168.0.1 и маска подсети 255.255.255.0, то номер сети 192.168.0, а номер компьютера 1.

Если локальная сеть состоит из пяти компьютеров, то IP-адреса компьютеров будут записаны следующим образом:

· ip 192.168.0.1 маска 255.255.255.0

· ip 192.168.0.2 маска 255.255.255.0

· ip 192.168.0.3 маска 255.255.255.0

· ip 192.168.0.4 маска 255.255.255.0

· ip 192.168.0.5 маска 255.255.255.0

Поскольку биты идентификатора сети начинаются со старших разрядов IP-адреса, маску подсети можно выразить в более коротком виде, просто указав число битов идентификатора сети. Такой вид записи маски называется префиксом сети.

Класс сети Биты маски подсети Префикс сети Маска подсети

A 11111111 00000000 00000000 00000000 /8 255.0.0.0

B 11111111 11111111 00000000 00000000 /16 255.255.0.0

C 11111111 11111111 11111111 00000000 /24 255.255.255.0

Например, запись 192.168.0.1 /24 соответствует записи 192.168.0.1 маска 255.255.255.0. Представление маски подсети в виде префикса сети называется методом CIDR (Classless Interdomain Routing).

Общие и частные адреса.

Общие адреса отличаются от частных тем, что используются для маршрутизации в интернете.

Частные адреса предназначены для использования в локальных сетях, соответственно, распределяет такие адреса администратор данной локальной сети. В качестве примера можно привести квартиру, где всем устройствам, подключившимся к маршрутизатору (в том числе и через коммутаторы, шлюзы и т.д.) внутри сети даются частные IP адреса с помощью использования DHCP-сервера, например, диапазона 192.168…

Диапазоны:

10.0.0.0 - 10.255.255.255/8

100.64.0.0 - 100.127.255.255/10

172.16.0.0 - 172.31.255.255/12

192.168.0.0 - 192.168.255.255/16

В связи с существующим дефицитом общих адресов, провайдеры не дают общие адреса просто так (например, продают их), а назначают абонентам частные адреса.

localhost-адрес - 127.0.0.0 - 127.255.255.255 - типа сетевой, но на самом деле не выходит из компа, а разворачивается, что позволяет работать с сетевыми программами (серверами БД или Minecraft, например) без использования сети, но и без изменений из логики работы: приложение будет совершать сетевые запросы и получать ответы, но всё это в рамках одного компа. То есть два приложения (пара браузер-сервер, например) смогут общаться через сетевые запросы даже без подключения к сети. Это даёт универсальный подход к разработке сетевых программ

Общие и частные адреса.

Все IP-адреса делятся на две группы: общие и частные. Общие адреса используются на компьютерах напрямую подключенных к сети Интернет. Компьютеры школьной Интернет-площадки подключены только к внутренней локальной сети и используют частные IP-адреса. Доступ к сети Интернет для всех компьютеров локальной сети в большинстве случаев обеспечивает только один компьютер. Такой компьютер настроен сразу на два IP-адреса, один частный, другой общий.

Частное адресное пространство определяется следующими адресными блоками:

• от 10.0.0.1 до 10.255.255.254

• от 172.16.0.1 до 172.31.255.254

• от 192.168.0.1 до 192.168.255.254

Эти адреса используются в локальных сетях небольших организаций и не требуют регистрации. Компьютерные сети с частными адресами могут подключаться к сети Интернет через провайдера услуг Интернет.

Если количество компьютеров в сети не будет превышать 254, то рекомендуется использовать адреса из диапазона от 192.168.0.1 до 192.168.0.254 с маской подсети 255.255.255.0. Тогда 192.168.0 будет номер сети, а адреса компьютеров от 1 до 254.

Если компьютеров будет больше, чем 254, то можно использовать диапазон от 192.168.0.1 до 192.168.255.254 с маской подсети 255.255.0.0. Тогда 192.168 будет номер сети, а адреса компьютеров от 0.1 до 255.254 (это более 65 000 адресов).

Адресные блоки 10.0.0.1 и 172.16.0.1 предназначены для более крупных компьютерных сетей.

Если в компьютер установлено несколько сетевых адаптеров, то каждый адаптер должен иметь свой уникальный IP адрес. Такие компьютеры используются для соединения нескольких локальных сетей и называются маршрутизаторами (Router).

Методы доступа к сети.

Метод доступа определяет алгоритм, согласно которому узлы сети получают доступ к среде передачи данных, и осуществляют мультиплексирование/ демультиплексирование данных.

· ALOHA(от Aloha - привет):

-Использовался для доступа к общему радиоканалу большого числа независимых пользователей

-Все могут начинать передачу в удобное время

-Отправитель узнает, столкнулись ли данные

-В случае столкновения, он выжидает случайное время и повторяет передачу

-Из-за случайности повторное столкновение маловероятно: кто-то будет первым

-В отличие от CSMA/CD (езернет), столкновения обнаруживаются отправителем

-Подходит для канала с небольшой загрузкой, где требуется быстрая передача

· Мультиплексирование

-Бывает по частоте (FDM), по времени (TDM) и по длине волны (wavelength division multiple access)

-Смысл в распределении диапазонов между участниками

-Необходима синхронизация всех участников

-Если участнику нечего передавать в своё время, то этот интервал так и останется пустым

-Также бывает мультиплексирование по кодам - CDMA(code division multiple access) - каждому участнику даётся уникальный чип-код

· CSMA/CD(carrier sensitive multiple access with collision detection)

-Похож на Aloha, но имеет отличия:

-Никто не начинает передачу, если канал занят

-Коллизия обнаруживается получателем, и он отправляет сообщение о случившейся коллизии, оно доходит до отправителя, и он повторяет передачу

-В CSMA-nonpersistent участник сети, если канал занят, выполняет те же действия, что и при устранении коллизии

Прямой кабель

При соединении EIA/TIA-568A 1: Бело-зеленый 2: Зелёный 3: Бело-оранжевый 4: Синий 5: Бело-синий 6: Оранжевый 7: Бело-коричневый 8: Коричневый.

При соединении EIA/TIA-568B, AT&T 258A 1: Бело-оранжевый 2: Оранжевый 3: Бело-зелёный 4: Синий 5: Бело-синий 6: Зелёный 7: Бело-коричневый 8: Коричневый.

Перекрёстный кабель

Алгоритм Хаффмана

Один из первых алгоритмов эффективного кодирования информации был предложен Д. А. Хаффманом в 1952 году. Идея алгоритма состоит в следующем: зная вероятности символов в сообщении, можно описать процедуру построения кодов переменной длины, состоящих из целого количества битов. Символам с большей вероятностью ставятся в соответствие более короткие коды. Коды Хаффмана обладают свойством префиксности (то есть ни одно кодовое слово не является префиксом другого), что позволяет однозначно их декодировать.

Классический алгоритм Хаффмана на входе получает таблицу частот встречаемости символов в сообщении. Далее на основании этой таблицы строится дерево кодирования Хаффмана (Н-дерево).

1. Символы входного алфавита образуют список свободных узлов. Каждый лист имеет вес, который может быть равен либо вероятности, либо количеству вхождений символа в сжимаемое сообщение.

2. Выбираются два свободных узла дерева с наименьшими весами.

3. Создается их родитель с весом, равным их суммарному весу.

4. Родитель добавляется в список свободных узлов, а два его потомка удаляются из этого списка.

5. Одной дуге, выходящей из родителя, ставится в соответствие бит 1, другой — бит 0. Битовые значения ветвей, исходящих от корня, не зависят от весов потомков.

6. Шаги, начиная со второго, повторяются до тех пор, пока в списке свободных узлов не останется только один свободный узел. Он и будет считаться корнем дерева.

Допустим, у нас есть следующая таблица частот:

Этот процесс можно представить как построение дерева, корень которого — символ с суммой вероятностей объединенных символов, получившийся при объединении символов из последнего шага, его n₀ потомков — символы из предыдущего шага и т. д.

Чтобы определить код для каждого из символов, входящих в сообщение, мы должны пройти путь от листа дерева, соответствующего текущему символу, до его корня, накапливая биты при перемещении по ветвям дерева (первая ветвь в пути соответствует младшему биту). Полученная таким образом последовательность битов является кодом данного символа, записанным в обратном порядке.

Для данной таблицы символов коды Хаффмана будут выглядеть следующим образом:

Модульные вилки

Модульные вилки различных категорий внешне могут почти не отличаться друг от друга, но иметь разную конструкцию.

Вилки для категории 5 могут иметь сепаратор, надеваемый на провода до сборки и обжима разъема, что позволяет сократить длину расплетенной части кабеля (max 13 мм) и облегчить раскладку проводов.

Сепаратор может быть отдельным или встроенным.

Контакты (1) при обжиме врезаются в провода сквозь изоляцию. Форма контактов может быть разной:

1.Игольчатые контакты - для многожильного кабеля (иголки втыкаются между жилами проводов)

2."Обнимающие контакты" - для одножильного кабеля

Бывают вилки, универсальные для любого кабеля.

Во время обжима вдавливается и выступ (3), фиксирующий кабель (ту часть, которая в чулке).

Фиксатор (2) служит для защелкивания вилки в розетке.

Резиновый колпачок (4) смягчает нагрузку на кабель в месте его выхода из вилки.

Вилки допускают одноразовую установку.

До установки, контакты у них приподняты над каналами для проводов и зажим для кабеля не продавлен.

В таком положении в розетки они не входят.

Модульные розетки

Розетка смонтирована на печатной плате, на которую устанавливаются и ножевые контакты для заделки проводов кабеля.

На плате имеются реактивные элементы, выполненные печатным способом и согласующие волновое сопротивление в линии.

Без этих элементов на высокоскоростных технологиях (100 Мбит/сек) возможны проблемы,

связанные с отражением сигналов от коннекторов.

По исполнению и способу крепления розеток существует множество вариантов, которые можно разделить на:

•фиксированные конфигурации

•наборные (модульные) системы

Розетки, фиксированной конфигурации - настенные на одно или два однотипных гнезда или блоки по 4, 6 или 8 розеток.

Обычно крепятся за печатную плату, на которой они смонтированы.

В розетках для наборных блоков несущим является пластмассовый корпус розетки,

и для крепления используются зацепы этого корпуса.

Аксессуары кабельных систем

•патч-панель (корд-панель, кросс-панель, коммутационная панель). Ширина обычно - 19" (483 мм). Рассчитана на 24 порта. Применяется для облегченного варианта раскладки проводов - все четыре пары укладываются на одну сторону. Провода забиваются ударным инструментом.

•стойки и шкафы (19"). Металлические. Могут быть настенными или напольными.

На них монтируют распределительные и коммутационные панели.

С фронтальной стороны они поддерживают коммутационные и сетевые шнуры, с внутренней - кабели стационарной проводки.

•короба - основания, в которые вкладывают кабель, и съемная крышка.

Изготавливается из пластмассы или алюминия. Устанавливаются по периметру помещения.

Более 70 мм считаются широкими. В них же устанавливаются питающие розетки.

Короба меньшего сечения только для кабеля. Коробки розеток рядом. Профили и размеры коробов разнообразны.

Основные понятия сети при маршрутизации. Способы маршрутизации и доставки дейтаграмм. Доставка дейтаграмм в пределах одной сети. Опосредованная доставка дейтаграмм.

Дейтаграмма — Пакет данных, содержащий свой адрес доставки и передаваемый через сеть с коммутацией пакетов независимо от других пакетов без разрыва логического соединения и квитирования.

Для определения направления (маршрута) передачи дейтаграммы маршрутизатор использует таблицы, которые могут быть сформированы системным администратором или автоматически, с помощью специальных алгоритмов. Процесс определения маршрута в сетях TCP/IP называется IP роутинг.

Станции пользователя, которые формируют и принимают IP дейтаграммы, обычно подключены только к одной сети. Станция пользователя, которая для подключения к сети использует не более одного интерфейса, называется IP хост.

Хост также может принимать участие в выполнении процесса маршрутизации.

На рисунке представлен вариант сети, в которой находятся два маршрутизатора, каждый из которых может обеспечить доставку дейтаграммы от хоста А к хосту В. В этом случае, несмотря на то, что хост А имеет только одно сетевое подключение, он должен самостоятельно выполнить выбор между двумя возможными маршрутами, которые проходят через R1 и R2.

Принципы построения таблиц маршрутизации. Маршрутизация «по умолчанию». Маршрутизация по хосту. Внеклассовые сети TCP/IP. Внеклассовые сети с расширенной маской (subnets). Внеклассовые сети с укороченной маской (supernets)

Для определения направления, в котором должна быть передана дейтаграмма маршрутизатор и хост используют специальные таблицы – таблицы маршрутизации (IP routing table).

Существенным является то, что в этих таблицах маршрутизации располагается информация не о хостах назначения, а о сетях, к которым эти хосты принадлежат.

Для определения направления в таблицах маршрутизации IP используется принцип, который называется next hop routing. Этот принцип заключается в том, что каждой сети или группе сетей ставится в соответствие сетевой адрес маршрутизатора (IP-шлюза), в направление которого должна быть передана дейтаграмма, для того, чтобы достичь станции назначения, подключенной к данной сети. Важно отметить, что в качестве «хопов» в таблице маршрутизации могут быть указаны только маршрутизаторы, по отношению к которым может быть выполнена процедура непосредственной доставки.

На рисунке представлена совокупность сетей для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами которых, используются три маршрутизатора (R1, R2, R3). Ниже представлена таблица маршрутизации для R1:

Network	Next Hop
10.10.0.0	10.20.0.2
10.20.0.0	Connected
10.30.0.0	Connected
10.40.0.0	10.30.0.2

Сети 10.20.0.0 и 10.30.0.0 являются непосредственно подключенными для данного маршрутизатора. Для направления дейтаграмм в сеть 10.40.0.0 маршрутизатор должен использовать R3, который представлен в таблице маршрутизации интерфейсом 10.30.0.2. Для направления дейтаграмм в сеть 10.10.0.0 маршрутизатор должен использовать R3, который представлен в таблице маршрутизации интерфейсом 10.20.0.2.

Маршрутизация «по умолчанию»

Совершенно необязательно перечислять в таблице маршрутизации все номера сети, которые существуют в Internet, вместо этого можно просто указать там адрес хопа, куда должны передаваться дейтаграммы, адрес сети назначения которых не указан в таблице маршрутизации.

Внеклассовые сети TCP/IP

Выше было отмечено, что каждая сеть IP, в зависимости от её номера принадлежит к одному из классов сетей (A, B, C, D или E). Принадлежность сети к определенному классу однозначно определяет структуру сетевого адреса – размеры полей Net ID и Host ID. Для того, чтобы обеспечить возможность более эффективного использования адресного пространства в сетях TCP/IP широко используются внеклассовые сети.

255.255.0.0

Для определения внеклассовых сетей используются удлиненные или укороченные маски. В качестве общего наименования для масок подобного типа иногда используется термин Variable Length Subnet Mask (VLSM) – сетевые маски переменной длины. Существуют два типа внеклассовых сетей, которые имеют названия подсети (subnets) и уперсети (supernets).

Внеклассовые сети с расширенной маской (subnets)

Наиболее широкое распространение на практике получили внеклассовые сети типа subnets. Для обеспечения удобства администрирования на сетевом уровне часто бывает очень удобно и целесообразно ассоциировать некоторую группу пользователей с определенным адресом сети. Ограниченность адресного пространства (особенно это касается открытого пространства) зачастую не позволяет обеспечить такую возможность.

Каждая из вновь организуемых сетей будет иметь удлиненную по отношению к исходной сети маску. Например, сеть класса А 10.0.0.0 может быть разбита на 255 сети класса В.

10.1.0.0 mask 255.255.0.0

10.2.0.0 mask 255.255.0.0

…

10.255.0.0 mask 255.255.0.0

Документами, которые регламентируют применение внеклассовых сеток не установлено однозначно, что маска сети должна представлять собой непрерывную последовательность единиц. Следовательно, по крайней мере теоретически возможно использование подсетей, которые имеют маски следующего вида:

255.255.255.160

Рассмотрим пример разбиения с использованием данной маски сети 192.168.68.0:

192.168.66.0	192.168.66.1-192.168.66.31	192.168.66.64-192.168.66.95
192.168.66.32	192.168.66.33-192.168.66.63	192.168.66.96-192.168.66.127
192.168.66.128	192.168.66.129-192.168.66.159	192.168.66.192-192.168.66.233
192.168.66.160	192.168.66.161-192.168.66.191	192.168.66.224-192.168.66.255

В данном случае исходная сеть была разделена на 4 сети, каждая из которых имела в общей сложности по 64 хоста. Следует отметить, однако, что использование масок подобного типа не предусмотрено в аппаратуре ведущих производителей телекоммуникационного оборудования.

Внеклассовые сети с укороченной маской (supernets)

В некоторых случаях может оказаться полезным объединить группу сетей низкого класса в сеть, которая имеет более короткую маску. Основным преимуществом в данном случае будет резкое сокращение объема информации, который должен быть использован для выполнения процесса маршрутизации.

Применение обоих типов внеклассовых сетей может быть комбинированным – например, несколько подсетей могут быть объединены в одну суперсеть.

Алгоритм маршрутизации

В общем виде алгоритм маршрутизации в сетях IP может быть сформулирован следующим образом:

Маршрутизатор определяет IP адрес станции назначения AD у принятой дейтаграммы и анализирует принадлежность этого адреса к одной из непосредственно подключенных к нему сетей.

Если возможна непосредственная доставка дейтаграммы, она не нуждается в маршрутизации и уничтожается.
Если адрес AD принадлежит к одной из непосредственно подключенных сетей, дейтаграмма направляется в эту сеть через соответствующий интерфейс маршрутизатора.

Маршрутизатор проверяет наличие или отсутствие в таблице маршрутизации указания маршрута для хоста AD.

Если такой маршрут имеется, дейтаграмма передается в адрес next hop для данного маршрута.

Маршрутизатор анализирует соответствие Net Id искомого адреса записям, которые расположены в таблице маршрутизации.

Если несколько записей соответствует искомому адресу, маршрутизатор передает дейтаграмму в адрес next hop той сети, которой соответствует самая длинная маска.
Если таких записей не обнаружено, дейтаграмма передается в направлении default gateway
Если default gateway не определен для данного маршрутизатора, формируется сообщение об ошибке маршрутизации

Вызовы

В системе GSM используется принцип временного разделения каналов с множественным доступом (TDMA — Time Division Multiple Access). При этом сигналы с базовой станции (BS — Base Station) передаются на мобильную станцию (MS — Mobile Station) и наоборот. В состав базовой станции входят трансивер или приемопередающее устройство (BTS — Base Tranceiver Station) и контроллер (BSC — Base Station Controller). Как правило, один BSC обслуживает 20—30 BTS, а коммутационный центр мобильной связи (MSC — Mobile Switching Centre) управляет трафиком (потоками информации) между разными ячейками сотовой связи на основе сигналов, получаемых от базовых станций.

Регистрация посетителя (VLR — Visitor Location Register), относящегося к «чужой» сети, является одной из функций MSC. При появлении в сети «чужого» абонента он сверяет его данные с имеющимися в памяти и либо разрешает (если роуминг данному абоненту разрешен), либо отказывает (если роуминг запрещен) этому абоненту в доступе к сети.

Каналы и обработка сигналов

Каналы в системе сотовой связи стандарта GSM делятся на два класса: логические и физические. Физические каналы характеризуются их частотными параметрами, в частности, диапазоном, частотами приема и передачи базовых и мобильных станций, и временными параметрами или параметрами используемых временных слотов. Логические каналы так и называются, потому что они логически распределяются в физических каналах. Физические каналы используются для передачи сигналов логических каналов управления или каналов трафика. Что и когда передается по физическому каналу, определяется конкретным промежутком времени.

Каждому физическому каналу, представляющему собой пару частот — передачи и приема, присваивается номер.

Рассчитать частоту канала п можно по формулам:

Fjx = 890 + 0,2-п (МГц), где 1 < п < 124;

Frx = FTx + 45 (МГц), где Frx и Ftx обозначают соответственно частоты приема и передачи.

Как было сказано выше, эти данные представляют собой логический канал. Он состоит из канала трафика TCH (Traffic Channel), используемый главным образом для передачи речевой информации, и широковещательного канала ВСН (Broadcast Channel) для передачи сигналов управления. Основное назначение канала ВСН — передача информации от базовой станции на мобильную с целью синхронизации работы, идентификации, вызова и управления соединением. Его сигнал постоянно излучается каждой базовой станцией сотовой связи, а мобильная станция всегда ищет для соединения ту базовую станцию, принимаемый сигнал которой максимален.

Bluetooth

Bluetooth — технология, позволяющая осуществлять беспроводную передачу сигналов между телефонами, компьютерами и другими электронными устройствами на дистанцию от 10 до 100 метров и не требующая прямой видимости между устройствами.

В мае 1998 г. о стандарте беспроводных коммуникаций было официально объявлено, а уже в июле 1999 г. — опубликован набор рекомендаций разработчику — Bluetooth 1.0

// Свое название («Голубой Зуб») новая технология получила от английского прозвища короля Гарольда Блетанда (Harold Bluetooth), объединившего в 10-м веке Данию и Норвегию. //

В 2002 году начинается рост популярности беспроводных локальных сетей стандарта Wi-Fi (IEEE 802.11). Wi-Fi работает в том же частотном диапазоне, что и Bluetooth (2/4 Ггц). Оказалось, что в некоторых случаях соединения Wi-Fi и Bluetooth могут конфликтовать друг с другом. Для решения этой проблемы была разработана спецификация Bluetooth 1.2, предусматривающая адаптивное изменение частоты. Устройства с поддержкой Bluetooth 1.2 при обнаружении помех просто переключаются на другой частотный канал.

Bluetooth 2.0 — главное улучшение данной спецификации увеличение скорости передачи данных. Особенно это актуально для обмена музыкальными файлами и другим мультимедийным контентом. Если для Bluetooth 1.х скорость передачи данных составляет 721 Кбит/с, то для версии 2.0 она составляет уже 2.1 Мбит/с. Кроме того, возросшая скорость передачи данных позволяет экономить заряд батареи мобильных устройств, так как для передачи данных теперь требуется меньше времени. Появилась и поддержка multi-cast, то есть одновременной отправки одних и тех же данных на несколько устройств. Для уменьшения задержек при одновременной работе с несколькими устройствами был создан механизм QoS (Quality of Service — англ. качество сервиса), который обеспечивает взаимодействие с минимальными задержками.

LTE. LTE-Advanced

LTE ; LTE-Advanced ; 3GPP Long Term Evolution
LTE - это не апгрейд 3G, это более глубокое изменение, знаменующее переход от систем CDMA (WCDMA) к системам OFDMA, а также переход от систем с коммутацией каналов к системе e2e IP (коммутации пакетов). Проблемы перехода на LTE включают необходимость в новом спектре для получения преимуществ от широкого канала. Кроме того, требуются абонентские устройства, способные одновременно работать в сетях LTE и 3G для плавного перехода абонентов от старых к новым сетям.
Цели разработки LTE:
снижение стоимости передачи данных;
увеличение скорости передачи данных;
возможность предоставления большего спектра услуг по более низкой цене;
повышение гибкости использования уже существующих систем
Внедрение LTE обеспечит возможность создания высокоскоростных систем сотовой связи, оптимизированных для пакетной передачи данных со скоростью до 300 Мбит/с в нисходящем канале (от базовой станции к пользователю) и до 75 Мбит/с в восходящем канале.
Ширина полосы пропускания может варьироваться от 1.4 МГц до 20 МГц, а также по различным технологиям разделения - FDD (частотное) и TDD (временное).
Оборудование LTE должно одновременно поддерживать не менее 200 активных соединений (т.е. 200 телефонных звонков) на каждую 5-МГц ячейку.
Радиус действия базовой станции LTE может быть различным. В оптимальном случае - это порядка 5 км, но при необходимости он может составлять до 30 км или даже 100 км (при достаточном поднятии антенны).
Звонок или сеанс передачи данных, инициированный в зоне покрытия LTE, технически может быть передан без разрыва в сеть 3G (WCDMA), CDMA2000 или в GSM/GPRS/EDGE.
Возможности, обеспечиваемые LTE
Высокая пропускная способность сети;
Поддержка игровых приложений за счет низкого времени отклика;
Более высокая скорость загрузки данных;
Возможность передачи голоса по IP/IMS;
Более высокое качество обслуживания;
Больше каналов мобильного ТВ и изображение лучше;
OFDMA на линии от базовой станции с модуляцией 64QAM;
Полностью IP e2e сеть;
Ширина канала до 20 МГц;
И TDD, и FDD профили;
Гибкая сеть доступа;

Назначение протокола VoIP

Протокол VoIP кодирует стандартные голосовые сигналы по протоколу IP. В настоящее время большая часть звуковых сигналов передается по сетям с коммутацией каналов, когда канал устанавливается и поддерживается между вызывающей и вызываемой сторонами на протяжении всего разговора. При использовании же IP звук разбивается на пакеты, пересылаемые отдельно. Преимущество такого подхода состоит в уменьшении доли емкости канала, необходимой для передачи сигнала, поскольку когда собеседники молчат, передавать ничего не нужно. Современный интерес к VoIP продиктован в основном возможностью осуществлять международные вызовы по местным тарифам, передавая разговор через Интернет. Долговременный интерес к VoIP состоит в возможности объединения существующих сетей в единую сеть для передачи голоса и данных. Это приведет к значительной экономии средств операторов и более богатым возможностям интеграции услуг передачи голоса и данных.

Состав медийных объектов

MPEG-4 предлагает стандартизованный путь описания сцен, позволяющий:

- помещать медиа-объекты, где угодно в заданной координатной системе;

- применять преобразования для изменения геометрического или акустического вида медиа-объекта;

- группировать примитивный медиа-объекты для того чтобы образовать составные медиа-объекты;

- использовать потоки данных, чтобы видоизменять атрибуты медиа-объектов (например, звук, движущуюся текстуру, принадлежащую объекту; параметры анимации, управляющие синтетическим лицом);

- изменять, интерактивно, точку присутствия пользователя на сцене (его точку наблюдения и прослушивания).

Доставка потоков данных

Синхронизованная доставка потока данных отправителя получателю, которая использует различные QoS, доступные в сети, специфицирована в терминах слоя синхронизации и доставки, содержащих двухслойный мультиплексор (см. рис. 6.2).

Первый слой мультиплексирования управляется согласно спецификации DMIF (Delivery Multimedia Integration Framework). Это мультиплексирование может быть реализовано определенным в MPEG мультиплексором FlexMux, который позволяет группировать элементарные потоки ES (Elementary Streams) с низкой избыточностью. Мультиплексирование на этом уровне может использоваться, например, для группирования ES с подобными требованиями по QoS, чтобы уменьшить число сетевых соединений или значения задержек.

Рис. 6.2.Модель системного слоя MPEG-4

Слой TransMux (Transport Multiplexing) на рис. 6.2 моделирует уровень, который предлагает транспортные услуги, удовлетворяющие требованиям QoS. MPEG-4 специфицирует только интерфейс этого слоя, в то время как остальные требования к пакетам данных будут определяться транспортным протоколом. Любой существующий стек транспортных протоколов, например (RTP)/UDP/IP, (AAL5)/ATM или MPEG-2 Transport Stream, поверх подходящего канального уровня может стать частным случаем TransMux.

Использование мультиплексора FlexMux является опционным, и, как показано на рис. 6.2, этот слой может быть пустым, если нижележащий TransMux предоставляет все необходимые функции. Слой синхронизации, однако, присутствует всегда. С учетом этого возможно:

- идентифицировать модули доступа, транспортные временные метки и эталонную временную информацию, а также регистрировать потерю данных;

- опционно выкладывать данные от различных элементарных потоков в потоки FlexMux;

- передавать управляющую информацию;

- индицировать необходимый уровень QoS для каждого элементарного потока и потока FlexMux;

- транслировать данные требования QoS в действительные сетевые ресурсы;

- ассоциировать элементарные потоки с медиа-объектами;

- передавать привязку элементарных потоков к FlexMux- и TransMux-каналам.

Консольные команды Linux

Управление файлами

1) LS

Утилита для просмотра содержимого каталогов. По умолчанию показывает текущий каталог. Если в параметрах указать путь, то она перечислит содержимое конечного каталога. Полезные опции -l (List) и -a (All). Первая форматирует вывод в виде списка с более подробной информацией, а вторая включает показ скрытых файлов.

2) CAT

Печатает содержимое файла, переданного в параметре, в стандартный вывод. Если передать несколько файлов, команда склеит их. Также можно перенаправить вывод в ещё один файл с помощью символа '>'. Если нужно вывести только определенное количество строк, используйте опцию -n (Number).

3) CD

Позволяет перейти из текущего каталога в указанный. Если запустить без параметров - возвращает в домашний каталог. Вызов с двумя точками возвращает на уровень вверх относительно текущего каталога. Вызов с тире (cd -) возвращает к предыдущему каталогу.

4) PWD

Печатает на экран текущий каталог. Это может быть полезно, если ваша командная строка Linux не выводит такую информацию. Эта команда будет востребована в Bash программировании, где для получения ссылки на каталог выполняется скрипт.

5) MKDIR

Создание новых каталогов. Наиболее удобная опция -p (Parents), позволяет создать всю структуру подкаталогов одной командой, даже если они ещё не существуют.

6) FILE

Показывает тип файла. В Linux файлы не обязаны всегда иметь расширения для того, чтобы с ними работать. Поэтому пользователю иногда трудно определить, что за файл перед ним. Эта маленькая утилита решает проблему.

7) CP

Копирование файлов и каталогов. Она не копирует каталоги по умолчанию рекурсивно (то есть все поддиректории и все файлы в поддиректориях), поэтому не забудьте добавить опцию -r (Recursive) или -a (Archive). Последняя включает режим сохранения атрибутов, владельца и временного штампа в дополнение к рекурсивному копированию.

8) MV

Перемещение или переименование файлов и каталогов. Примечательно, что в Linux это одна и та же операция. Переименование - это перемещение файла в ту же папку с другим именем.

9) RM

Удаляет файлы и папки. Очень полезная команда Linux: с её помощью вы можете убрать весь беспорядок. Если нужно рекурсивное удаление, используйте опцию -r. Однако будьте осторожны: конечно, для того чтобы повредить систему вам нужно будет серьёзно постараться, однако можно удалить собственные важные файлы. Rm удаляет файлы не в корзину, из которой потом всё можно будет восстановить, а полностью стирает. Действия оператора rm необратимы. Поверьте, ваши оправдания в духе "rm съела мою курсовую" никому не будут интересны.

10) LN

Создает жёсткие или символические ссылки на файлы. Символические или программные ссылки - это что-то похожее на ярлыки в Windows. Они предоставляют удобный способ доступа к определённому файлу. Символические ссылки указывают на файл, но не имеют никаких метаданных. Жёсткие ссылки, в отличие от символических, указывают на физический адрес области диска, где хранятся данные файла.

11) CHMOD

Изменяет права доступа к файлу. Это чтение, запись и выполнение. Каждый пользователь может изменять права для своих файлов.

12) CHOWN

Изменяет владельца файла. Только суперпользователь может изменять владельцев. Для рекурсивного изменения используйте опцию -R.

13) FIND

Поиск в файловой системе, файлах и папках. Это очень гибкая и мощная команда Linux не только из-за своих способностей ищейки, но и благодаря возможности выполнять произвольные команды для найденных файлов.

Показывает размер файла или каталога. Самые полезные опций: -h (Human), которая преобразует размеры файлов в легко читаемый формат, -s (Summarize), которая выводит минимум данных, и -d (Depth), устанавливающая глубину рекурсии по каталогам.

Работа с текстом

1) SORT

Сортировка строк текста по различным критериям. Наиболее полезные опции: -n (Numeric), по числовому значению, и -r (Reverse), которая переворачивает вывод. Это может быть полезно для сортировки вывода du. Например, если хотите отсортировать файлы по размеру, просто соедините эти команды.

2) WC

Утилита командной строки Linux для подсчёта количества слов, строк, байт и символов.

Управление процессами

PS / PGREP

Как уже говорилось, чтобы уничтожить процесс, нужен его идентификатор. Один из способов получить его, это утилита ps, которая печатает информацию о запущенных процессах. По умолчанию вывод очень длинный, поэтому используйте опцию -e, чтобы увидеть информацию об определённом процессе. Это только снимок состояния на момент вызова, и информация не будет обновляться. Команда ps с ключом aux выводит полную информацию о процессах. Pgrep работает следующим образом: вы задаете имя процесса, а утилита показывает его идентификатор.

TOP / HTOP

Обе команды похожи, обе отображают процессы и могут быть использованы как консольные системные мониторы. Я рекомендую установить htop, если в вашем дистрибутиве он не поставляется по умолчанию, так как это улучшенная версия top. Вы сможете не только просматривать, но и контролировать процессы через его интерактивный интерфейс.

TIME

Время выполнения процесса. Это секундомер для выполнения программы. Полезно, если вам интересно, насколько сильно ваша реализация алгоритма отстает от стандартной. Но, несмотря на такое название, она не сообщит вам текущее время, используйте для этого команду date.

Окружение пользователя

SU / SUDO

Su и sudo - это два способа выполнить одну и ту же задачу: запустить программу от имени другого пользователя. В зависимости от вашего дистрибутива вы, наверное, используете одну или другую. Но работают обе. Разница в том, что su переключает вас на другого пользователя, а sudo только выполняет команду от его имени. Поэтому использование sudo будет наиболее безопасным вариантом работы.

DATE

В отличие от time, делает именно то, чего вы от неё и ожидаете: выводит дату и время в стандартный вывод. Его можно форматировать в зависимости от ваших потребностей: вывести год, месяц, день, установить 12-ти или 24-ти часовой формат, получить наносекунды или номер недели. Например, date +"%j %V", выведет день в году и номер недели в формате ISO.

UNAME

Выводит некую основную информацию о системе. Без параметров она не покажет ничего полезного, кроме строчки Linux, но, если задать параметр -a (All), можно получить информацию о ядре, имени хоста и узнать архитектуру процессора.

UPTIME

Сообщает вам время работы системы. Не очень существенная информация, но может быть полезна для случайных вычислений или просто ради интереса, чтобы узнать, как давно был перезагружен сервер.

Управление пользователями

1) USERADD / USERDEL / USERMOD

Эти команды консоли Linux позволяют вам добавлять, удалять и изменять учетные записи пользователей. Скорее всего, вы не будете использовать их очень часто. Особенно если это домашний компьютер, и вы являетесь единственным пользователем. Управлять пользователями можно и с помощью графического интерфейса, но лучше знать об этих командах на всякий случай.

PASSWD

Эта команда позволяет изменить пароль учетной записи пользователя. Как суперпользователь вы можете сбросить пароли всех пользователей, даже несмотря на то, что не можете их увидеть. Хорошая практика безопасности - менять пароль почаще.

Просмотр документации

MAN / WHATIS

Команда man открывает руководство по определённой команде. Для всех основных команд Linux есть man страницы. Whatis показывает, какие разделы руководств есть для данной команды.

WHEREIS

Показывает полный путь к исполняемому файлу программы. Также может показать путь к исходникам, если они есть в системе.

УПРАВЛЕНИе СЕТЬЮ

Если список команд Linux для управления сетью вам кажется слишком коротким, скорее всего вы не знакомы с утилитой ip. В пакете net-tools содержится множество других утилит: ipconfig, netstat и прочие устаревшие, вроде iproute2. Всё это заменяет одна утилита - ip. Вы можете рассматривать её как швейцарский армейский нож для работы с сетью или как непонятную массу, но в любом случае за ней будущее. Просто смиритесь с этим.

PING

Ping - это ICMP ECHO_REQUEST дейтаграммы, но на самом деле это неважно. Важно то, что утилита ping может быть очень полезным диагностическим инструментом. Она поможет быстро проверить, подключены ли вы к маршрутизатору или к интернету, и дает кое-какое представление о качестве этой связи.

Системы

Версия 2 систем MPEG-4 расширяет версию 1, с тем, чтобы перекрыть такие области, как BIFS-функциональность и поддержка Java (MPEG-J). Версия 2 также специфицирует формат файлов для записи содержимого MPEG-4.

Видео-системы

Натуральное видео

Видео MPEG-4 версия 2 добавляет новые возможности в следующих областях:

· увеличенная гибкость объектно-ориентированного масштабируемого кодирования,

· улучшенная эффективность кодирования,

· улучшенная стабильность временного разрешения при низкой задержке буферизации,

· улучшенная устойчивость к ошибкам,

· кодирование нескольких изображений: промежуточные или стереоскопические изображения будут поддерживаться на основе эффективного кодирования нескольких изображений или видео последовательностей. Частным примером может служить кодирование стереоскопического изображения или видео путем сокращения избыточности информации за счет малого различия изображений в стереопаре.

Анимация тела

В версии 2 к анимации лица, существовавшей в версии 1, добавлена анимация тела.

3) Кодирование 3-D полигональных сеток

Версия 2 MPEG-4 предоставляет набор средств для кодирования многогранных 3-D сеток. Многогранные сетки широко используются для представления 3-D объектов.

Звук

MPEG-4 Аудио версия 2 является расширением MPEG-4 Аудио версия 1. В новой версии добавлены новые средства и функции, все прежние возможности и функции сохранены. Версия 2 MPEG-4 Аудио предоставляет следующие возможности:

· Улучшенная устойчивость к ошибкам

· Кодирование аудио, которое сочетает в себе высокое качество и малые задержки

· Масштабируемость зерна изображения (масштабируемость разрешения вплоть до 1 кбит/с на канал)

· Параметрическое аудио-кодирование для манипулирования звуком при низких скоростях.

· Сжатие пауз в разговоре (CELP) для дальнейшего понижения потока данных при кодировании голоса.

· Параметрическое кодирование речи, устойчивое к ошибкам.

· Пространственная ориентация – возможность реконструировать звуковое окружение, используя метод моделирования.

· Обратный канал, который полезен для настройки кодирования или масштабируемого воспроизведения в реальном времени.

· Низкая избыточность транспортного механизма MPEG-4 для звука

DMIF

Основные средства, вводимые DMIF версия 2 предоставляют поддержку (ограниченную) мобильных сетей и мониторирования QoS.

Поддержка мобильных сетей

Спецификация H.245 была расширена (H.245v6), чтобы добавить поддержку систем MPEG-4; спецификация DMIF предоставляет возможность работу с сигналами H.245. Мобильные терминалы могут теперь использоваться системами MPEG-4, такими как BIFS и OD-потоки.

Мониторирование QoS

DMIF V.2 вводит концепцию мониторирования качества обслуживания (QoS). Реализуемого в сети. Интерфейс DMIF-приложения был соответственно расширен. Модель допускает до трех различных режимов мониторирования QoS: непрерывное мониторирование, контроль специфических очередей, и наблюдение за нарушениями QoS

DAI-синтаксис на языке СИ

DMIF V.2 вводит информативное дополнение, который предоставляет синтаксис C/C++ для прикладного интерфейса DMIF, как это рекомендуется API-синтаксисом.

MPEG-4 Аудио версия 2. Звук

Улучшенная устойчивость к ошибкам
Кодирование аудио, которое сочетает в себе высокое качество и малые задержки
Масштабируемость зерна изображения (масштабируемость разрешения вплоть до 1 кбит/с на канал)
Параметрическое аудио-кодирование для манипулирования звуком при низких скоростях.
Сжатие пауз в разговоре (CELP) для дальнейшего понижения потока данных при кодировании голоса.
Параметрическое кодирование речи, устойчивое к ошибкам.
Пространственная ориентация – возможность реконструировать звуковое окружение, используя метод моделирования.
Обратный канал, который полезен для настройки кодирования или масштабируемого воспроизведения в реальном времени.
Низкая избыточность транспортного механизма MPEG-4 для звука

DMIF версия 2

Визуальная область системы

В визуальной области подготавливается добавление следующих методик:

Масштабируемость пространственного разрешения (Fine Grain) находится на фазе голосования, с предложенными ‘Профайлами поточного видео’ (‘Advanced Simple’ и ‘Fine Grain Scalability’). Масштабируемость пространственного разрешения представляет собой средство, которое допускает небольшие изменения качества путем добавления или удаления слоев дополнительной информации. Это полезно во многих ситуациях, особенно для организации потоков, но также и для динамического (‘статического’) мультиплексирования предварительно закодированных данных в широковещательной среде.
Средства для использования MPEG-4 в студии. Для этих целей были приняты меры для сохранения некоторой формы совместимости с профайлами MPEG-2. В настоящее время, простой студийный профайл находится на фазе голосования (Simple Studio Profile), это профайл с кодированием только I-кадра при высоких скоростях передачи данных (несколько сот Мбит/с), который использует кодирование формы (shape coding).

Advanced BIFS

Продвинутый BIFS предоставляет дополнительные узлы, которые могут быть использованы в графе сцены для мониторирования доступности и управляемости среды, такие как посылка команд серверу, продвинутый контроль воспроизведения, и так называемый EXTERNPROTO, узел, который обеспечивает дальнейшую совместимость с VRML, и который позволяет написание макросов, определяющих поведение объектов. Предусмотрено улучшенное сжатие данных BIFS, и в частности оптимальное сжатие для сеток и для массивов данных.

Визуальные профайлы

Визуальная часть стандарта предоставляет профайлы для кодирования естественного, синтетического и гибридного типов изображений. Существует пять профайлов для естественного видео-материала:

1. Простой визуальный профайл обеспечивает эффективное, устойчивое к ошибкам кодирование прямоугольных видео объектов, подходящих для приложений мобильных сетей.

2. Простой масштабируемый визуальный профайл добавляет поддержку кодирования временных и пространственных, масштабируемых объектов в простом визуальном профайле.

3. Центральный визуальный профайл добавляет поддержку кодировки время-масштабируемых объектов произвольной формы в простой визуальный профайл.

4. Главный визуальный профайл добавляет поддержку кодирования черезстрочных, полупрозрачных, и виртуальных объектов в центральном визуальном профайле.

5. N-битный визуальный профайл добавляет поддержку кодирования видео объектов, имеющих пиксельную глубину в диапазоне от 4 до 12 бит в главный визуальный профайл.

Профайлами для синтетических и синтетико-натуральных гибридных визуальных материалов являются:

6. Простой визуальный профайл для анимации лица (Simple Facial Animation) предоставляет простые средства анимации модели лица, удобные для таких приложений как аудио/видео презентации лиц с ухудшенным слухом.

7. Визуальный масштабируемый профайл для текстур (Scalable Texture Visual) предоставляет пространственное масштабируемое кодирование статических объектов изображений (текстур).

8. Визуальный профайл базовых анимированных 2-D текстур (Basic Animated 2-D Texture) предоставляет пространственную масштабируемоcть, SNR- масштабируемоcть, и анимацию, базирующуюся на сетках для статических объектов изображений (текстур), а также простую анимацию объектов лица.

9. Гибридный визуальный профайл комбинирует возможность декодировать масштабируемые объекты натурального видео произвольной формы (как в главном визуальном профайле) с возможностью декодировать несколько синтетических и гибридных объектов, включая анимационные статические объекты изображения.

Версия 2 добавляет следующие профайлы для натурального видео:

10. Профайл ARTS (Advanced Real-Time Simple) предоставляет продвинутый метод кодирования прямоугольных видео объектов устойчивый к ошибкам, использующий обратный канал и улучшенную стабильность временного разрешения при минимальной задержке буферизации.

11. Центральный масштабируемый профайл добавляет поддержку кодирования объектов произвольной формы с пространственным и временным масштабированием в центральный профайл.

12. Профайл ACE (Advanced Coding Efficiency) улучшает эффективность кодирования для прямоугольных объектов и объектов произвольной формы.

Профайлы версии 2 для искусственного и синтетического/натурального гибридного визуального материала:

13. Продвинутый масштабируемый профайл текстур поддерживает декодирование текстур произвольной формы и статических изображений, включая масштабируемое кодирование формы, мозаичное заполнение и противостояние ошибкам.

14. Продвинутый центральный профайл комбинирует возможность декодирования видео объектов произвольной формы (как в центральном визуальном профайле) с возможностью декодирования масштабируемых статических объектов произвольной формы (как в продвинутом масштабируемом профайле текстур.)

15. Профайл простой анимации лица и тела является супернабором профайла простой анимации лица с добавлением анимации тела.

Графические профайлы сцены

Графические профайлы сцены, определенные в системной части стандарта, допускают аудио-визуальные сцены только аудио, 2-мерным, 3-мерным или смешанным 2-D/3-D содержимым.

1. Графический профайл аудио сцены предоставляется для набора графических элементов сцены BIFS для применение исключительно в аудио приложениях. Графический профайл аудио сцены поддерживает приложения типа широковещательного аудио.

2. Графический профайл простой 2-D сцены предоставляется только для графических элементов BIFS, которым необходимо разместить один или более аудио-визуальных объектов на сцене. Графический профайл простой 2-D сцены допускает презентации аудио-визуального материала, допускающий коррекцию, но без интерактивных возможностей. Графический профайл простой 2-D сцены поддерживает приложения типа широковещательного телевидения.

3. Графический профайл полной 2-D сцены предоставляется для всех элементов описания 2-D сцены средства BIFS. Он поддерживает такие возможности, как 2-D преобразования и alpha-сглаживание. Графический профайл полной 2-D сцены делает возможными 2-D приложения, которые требуют широкой интерактивности.

4. Графический профайл полной сцены предоставляет полный набор графических элементов сцены средства BIFS. Графический профайл полной 2-D сцены сделает возможными приложения типа динамического виртуального 3-D мира и игр.

5. Графический профайл 3D аудио сцены предоставляет средства трехмерного позиционирования звука в отношении с акустическими параметрами сцены или ее атрибутами, характеризующими восприятие. Пользователь может взаимодействовать со сценой путем изменения позиции источника звука, посредством изменения свойств помещения или перемещая место слушателя. Этот профайл предназначен для использования исключительно аудио-приложениями.

97.Маршрутизация. Основные функции маршрутизатора. Определение пути

Маршрутизация — процесс определения маршрута данных в сетях связи.

Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации(динамические маршруты).

Статическими маршрутами могут быть:

маршруты, не изменяющиеся во времени;

маршруты, изменяющиеся по расписанию;

Маршрутизация в компьютерных сетях выполняется специальными программно-аппаратными средствами — маршрутизаторами; в простых конфигурациях может выполняться и компьютерами общего назначения, соответственно настроенными.

сновная функция маршрутизатора — чтение заголовков пакетов сетевых протоколов, принимаемых по каждому порту и принятие решения о дальнейшем маршруте следования пакета по его сетевому адресу.

Функции маршрутизатора могут быть разбиты на 3 группы в соответствии с уровнями модели OSI (рис. 11):

уровень интерфейсов;

уровень сетевого протокола;

уровень протокола маршрутизации.

На нижнем уровне маршрутизатор обеспечивает физический интерфейс со средой передачи, включая линейное и логическое кодирование и др. В разных моделях маршрутизаторов предусматриваются различные наборы физических интерфейсов. С каждым интерфейсом для подключения локальной сети неразрывно связан определенный протокол канального уровня — например, Ethernet, Token Ring, FDDI. Интерфейсы для присоединения к глобальным сетям чаще всего определяют только некоторый стандарт физического уровня, над которым в маршрутизаторе могут работать различные протоколы канального уровня.

Интерфейсы маршрутизатора выполняют полный набор функций физического и канального уровней по передаче кадра, включая получение доступа к среде, формирование битовых сигналов, прием кадра, подсчет его контрольной суммы и др.

Маршрутизатор должен поддерживать все протоколы канального и физического уровней, используемые в каждой из сетей, к которым он будет непосредственно присоединен.

Кадры после обработки протоколами физического и канального уровней, освобождаются от заголовков канального уровня. Извлеченные из поля данных кадра пакеты передаются модулю сетевого протокола.

Сетевой протокол в свою очередь извлекает из пакета заголовок сетевого уровня и анализирует содержимое его полей.

На сетевом уровне выполняется одна из важнейших функций маршрутизатора — фильтрация трафика. Они позволяют администратору без особых усилий задавать сложные правила фильтрации. Фильтрация в данном случае производится по сетевым адресам, и все пакеты, адреса которых не входят в разрешенный диапазон, отбрасываются. Маршрутизаторы также могут анализировать структуру сообщений транспортного уровня, поэтому фильтры могут не пропускать в сеть сообщения определенных прикладных служб, анализируя поле типа протокола в транспортном сообщении.

К сетевому уровню относится основная функция маршрутизатора — определение маршрута пакета. Если в таблице отсутствует запись о сети назначения пакета и к тому же нет записи о маршрутизаторе по умолчанию, то данный пакет отбрасывается.

Перед тем как передать сетевой адрес следующего маршрутизатора на канальный уровень, необходимо преобразовать его в локальный адрес той технологии, которая используется в сети, содержащей следующий маршрутизатор. Для этого сетевой протокол обращается к протоколу разрешения адресов. Протоколы этого типа устанавливают соответствие между сетевыми и локальными адресами. Таблица соответствия локальных адресов сетевым адресам строится отдельно для каждого сетевого интерфейса. С сетевого уровня пакет передается вниз, канальному уровню. В поле адреса назначения заголовка кадра помещается локальный адрес следующего маршрутизатора. Готовый кадр отправляется в сеть.

На основании протоколов маршрутизации маршрутизаторы обмениваются информацией о топологии сети, анализируя полученные сведения, определяют наилучшие по тем или иным критериям маршруты. Результаты анализа и составляют содержимое таблиц маршрутизации.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТИ

Во время определена части пути, для передаваемых данных, маршрутизатор оценинасл доступные пути к точке назначения. В этом разделе описывается, как маршрут шоры определяют наиболее выгодный путь для пересылки пакетов.

Следующие три типа заполнения данных в таблицы маршрутизации, могут быть использованы для выбора лучшего пути до точки назначения:

■ Статическая маршрутизация (Static routing): Этот тип маршрутизации требует, чтобы сетевой администратор вручную заполнял информацию о маршрутах в таблице маршрутизации.

■ Динамическая маршрутизация (Dynamic routing): Этот тип маршрутизации создает таблицу маршрутизации динамически, используя информацию, полученную от протоколов маршрутизации.

■ Маршрут по умолчанию (Default route): Этот тип маршрута замещает необходимость указания явных маршрутов во все сети. Маршрут по умолчанию может быть настроен статически или может быть получен от протокола динамической маршрутизации.

В таблице маршрутизации хранится только одна запись для сети. Если существует больше чем один источник информации для определения пути к определенной точке назначения, то для работы процесса маршрутизации необходимо выбрать источник информации, который будет использоваться в таблице маршрутизации. Множество источников источников информации о маршрутах появляется из-за наличия нескольких протоколов маршрутизации и информации о статических или динамических маршрутах, которые доступны в данный момент времени. Протоколы маршрутизации используют различную метрику для оценки дистанции и предпочтительности маршрута к сети назначения. В процессе маршрутизации Cisco, решает эту проблему, назначая веса каждому источнику информации, потому что непосредственно из различных протоколов маршрутизации нельзя выбрать информацию о лучшем пути. Эти номера известны как административное расстояние (administrative distance). Лучший, наиболее верный источник имеет меньший номер.

Определения сетей P2P. Р2Р файлообменные сети. P2P телевидение.

P2P-технология – технология построения сети распределенных равноправных узлов по принципу децентрализации.

В существующих сегодня реализациях P2P файлообменных сетей, изначально был использован смешанный подход, с присутствием выделенных узлов (и/или серверов), однако в последние несколько лет все самые крупные сети включили поддержку протоколов, обеспечивающих полностью автономное функционирование сети без серверов – чистый P2P-подход.

P2P сеть – множество узлов (компьютеров, смартфонов и пр.), объединенных в единую систему и взаимодействующих посредством P2P протокола.

P2P-протокол - сетевой протокол, обеспечивающий возможность создания и функционирования сети равноправных узлов, их взаимодействия.

Протоколом, или набором протоколов, определяется логическая топология сети, механизм подключения и отключения узлов от сети, а также алгоритм взаимодействия узлов. Решение таких задач, как коррекция ошибок, форматы сообщений и служебных запросов и откликов, протоколы маршрутизации в условиях постоянного подключения и отключения узлов – также определяется протоколом P2P.

В модели стека сетевых протоколов TCP/IP протоколы P2P относятся к прикладному уровню, таким образом, P2P сеть является наложенной сетью (overlay), функционирующей поверх сети Интернет и использующей существующие транспортные протоколы TCP или UDP.

Клиентская программа P2P, или просто «клиент» – программа, которая реализует функциональность узла, сама является реализацией заложенного в основу сети P2P протокола. Клиент может запрашивать сервер или выделенные узлы, получать ответ с информацией о запрошенных файлах, узлах на которых они находятся, и далее уже работать напрямую с указанными узлами. В последних реализациях клиентов, заложена также возможность обмена служебной информацией, построения запросов и поиска ресурсов клиентом во всей сети без участия серверов.

ID узла – уникальный идентификатор узла, вычисляется с помощью хеш-функции из IP – адреса и дополнительной информации (имени компьютера, MAC-адреса сетевой карты и пр.). Присваивается при регистрации в сети P2P и используется для идентификации узла.

ID или ключ ресурса - уникальный идентификатор файла, или любого другого ресурса, вычисляется с помощью хеш-функции из имени файла и его содержимого. Используется для идентификации ресурса.

Причинами большого роста популярности сетей P2P являются привлекательные идеи данной технологии:

•децентрализация,

•распределенность ,

•самоорганизуемость сети.

Эти принципы обеспечивают такие преимущества сети:

•простота и дешевизна внедрения и поддержки,

• отказоустойчивость,

•масштабируемость,

•увеличение скорости копирования,

•колоссальная мощность сети в целом.

На данный момент лидируют по количеству узлов среди файлообменных сетей такие сети как Bittorrent [16], eDonkey2000 [14], Gnutella2+Gnutella. В России более популярен Bittorrent, впервые реализованный Брэмом Коэном в 20

Многие администраторы стараются заблокировать или отфильтровать информационные потоки файлообменных сетей, например, BitTorrent. Это достаточно легко сделать. Первым байтом в поле данных ТСР-сегмента является код 19 (=0х13), за которым следует 19 байтов данных BitTorrent. Используя эту сигнатуру, можно блокировать такой поток данных или присвоить ему нужный приоритет.

Для инициализации узла, например, клиентская программа обращается к серверу, предоставляющему информацию о файлах доступных для копирования, а также статистическую и маршрутную информацию об узлах сети. Сервер и после инициализации помогает узлам взаимодействовать друг с другом.