Методические указания к лабораторным работам по курсу «Компьютерные сети» (стр. 1 )

МИНИСТРЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ПМР

ПРИДНЕСТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Т. Г. ШЕВЧЕНКО

, ,

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

по курсу

«Компьютерные сети»

для студентов технического колледжа, обучающихся по специальности «Оператор ЭВМ»

Утверждено на заседании

Научно-методического совета ПГУ

«__» _________2002 г.

Тирасполь

2002

УДК 681.3

ББК 32.973

, , . Методические указания к лабораторным работам по курсу «Компьютерные сети» для студентов технического колледжа ИТФ, обучающихся по специальности «Оператор ЭВМ». – Тирасполь: электронное издание ИТФ ПГУ, 2002 – 67 с.

В настоящем методическом пособии содержатся базовые сведения по изучаемым локальным компьютерным сетям, описаны задания, выполняемые в рамках лабораторных работ по данному курсу и представлена литература, которая может быть использована при подготовке к этим работам.

Пособие предназначено для использования студентами технического колледжа ИТФ, обучающихся по специальности «Оператор ЭВМ», при выполнении лабораторных работ по курсу “ Компьютерные сети ”.

Авторы-составители:

, к. т.н., доцент кафедры ВКСС,

, инженер УВЦ,

, преподаватель кафедры ПОВТ

Рецензенты:

, к. т.н., доцент кафедры ПОВТ

, к. т.н., завкафедрой ПОВТ

Утверждено Научно-методическим советом ПГУ им.

© ИТФ ПГУ им. , 2002

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Интерфейс RS-232С 5

1.1. Асинхронная и синхронная последовательная передача данных 5

1.2. Сигналы интерфейса RS-232 7

1.3. Соединения по интерфейсу RS-232 9

1.4. Настройка асинхронного коммуникационного порта 12

1.5. Лабораторная работа № 1 13

2. Глобальные и локальные параметры связи 16

2.1. Хост компьютер и его терминалы 16

2.2. Аппаратная реализация интерфейса RS-232 17

2.3. Управление потоком данных 19

2.4. Единое задание управлением потока в Windows 95 21

2.5. Лабораторная работа № 2 21

3. Программирование БИC UART 25

3.1. Основные регистры БИС UART 25

3.2. Использование последовательного порта: передача файлов

и простейшие ЛВC 30

3.3. Лабораторная работа №3 39

4. Схема сеанса связи модема 41

4.1. Описание команд HAYES-модема 42

4.2. Основной набор команд 43

4.3. Описание S-регистров 46

4.4. Лабораторная работа №4 48

5. Протокол IP 51

5.1. Определение IP-протокола 51

5.2. Структура IP-пакета. 51

5.3. Лабораторная работа №5 54

6. Адресация в IP-сетях 58

6.1.Типы адресов стека ТСР/IP 58

6.2. Организация доменов и доменных имен. 60

6.3. Система доменных имен DNS 61

6.4. Лабораторная работа № 6 62

ЛИТЕРАТУРА 67

ВВЕДЕНИЕ

В начале 70-х годов произошёл технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов - появились большие интегральные схемы. Их сравнительно низкая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров. Со временем пользователям стало недостаточно собственных компьютеров, им уже хотелось получить возможность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. Предприятия стали самостоятельно разрабатывать средства сопряжения компьютеров друг с другом. В середине 80-х годов утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов.

Компьютерные сети относятся к распределённым (или децентрализованным) вычислительным системам. Поскольку основным признаком распределённой вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с компьютерными сетями к ним относятся также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.

В вычислительных сетях программные и аппаратные связи являются еще более слабыми, а автономность обрабатывающих блоков проявляется в наибольшей степени — основными элементами сети являются стандартные компьютеры. Связь между компьютерами осуществляется с сетевых адаптеров, соединенных протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы. Взаимодействие между компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи, с помощью которых один компьютер запрашивает доступ к локальным ресурсам другого компьютера. Такими ресурсами могут быть данные, хранящиеся на диске или разнообразные периферийные устройства - принтеры, модемы, факс-аппараты и т. д. Разделение локальных ресурсов каждого компьютера между всеми пользователями сети - основная цель создания вычислительной сети.

Учитывая важность понимания взаимодействия устройств вычислительной сети между собой и постоянное совершенствование этих устройств, мы рассмотрим основы функционирования внешних портов системного блока с целью систематизации знаний об основах компьютерной коммутации и выяснения ключевых тенденций развития сетевой технологии.

1.  ИНТЕРФЕЙС RS-232С

1.1. Асинхронная и синхронная последовательная передача данных.

В обоих случаях данные пересылаются порциями, причём обрамлёнными служебными битами. Поэтому такие порции можно назвать кадрами, или фреймами (FRAME). Временной промежуток между кадрами при синхронной и асинхронной и асинхронной передаче произволен. Различие в том, что в асинхронном случае пауза ничем не заполнена, поэтому совершенно произвольна по величине и может быть не кратна времени прохождения бита.

В синхронном случае пауза заполнена потоком специального синхросимвола – флага, и как следствие промежуток равен «такту» или иначе времени прохождения флага.

В синхронной передаче обязательно используются «часы» в виде высокоточного тактового генератора, причём на обеих сторонах. Это означает, что передающая сторона посылает биты в строго определённые «такты», а принимающая сторона ожидает их также только в строго определённые «такты», причём их частоты совпадают.

 

Дан ные

Такая передача снимает проблему распознавания начала битов. Поэтому во фрейм помещают много символов без разделяющих бит между ними. В результате уменьшается относительная часть служебных битов и возможна передача на более высоких скоростях.

Кроме того в синхронной передаче используют более современные методы обнаружения ошибок, помещая во фрейм блок контрольной последовательности.

F

A

C

Данные

S

F

Кадр обрамляется специальными символами FLAG. F – флаг, А - адресное поле, С - управляющее поле, S - контрольная сумма. Флагами заполняются также паузы между кадрами. Пауза в синхронной передаче может вообще отсутствовать, т. е. флаг конца кадра может одновременно являться флагом начала следующего, чего не может быть в синхронной передаче.

Синхронная передача осуществляется между:

- асинхронными модемами;

- синхронными модемами;

- мэйнфреймом (большим компьютером) и его терминалами.

Длина фреймов может периодически меняться. Если качество линии хорошее, то фреймы увеличиваются, если плохое – уменьшаются, что облегчает их повтор.

Синхронизация может осуществляться по той же линии, по которой передаются данные. Но на коротких расстояниях для синхронизации более эффективно использовать отдельную синхронизирующую физическую линию в многожильном соединительном кабеле. По этой линии передаются синхронизирующие биты (называемые CLK – Clock), генерирующиеся параллельно с каждым битом кадра. Такая передача реализуется, например, между компьютером и синхронным модемом.

В асинхронной передаче данные пересылаются небольшими фиксированными порциями, чаще всего в 1 символ, но главное с произвольным интервалом времени между кадрами.

Д а н н ы е

Для распознавания начала и конца кадра служат стартовый и стоповый биты. Поэтому другое название асинхронной передачи – старт-стопная передача.

Для распознавания битов в кадре должна быть известна скорость передачи и число бит в символе. Об этом обменивающиеся стороны договариваются перед началом обмена. Если бы длина фрейма была не такой малой, то асинхронный метод привёл бы к ошибке в распознавании далёких от начала фрейма битов.

Достоинством асинхронной передачи являются простота, не требующая сложных синхронизирующих устройств, а недостатком - низкая эффективная скорость, связанная с большой долей служебных битов. Поэтому асинхронную передачу применяют на низких скоростях.

Интерфейс RS–232C является последовательным асинхронным интерфейсом и предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютера между собой. Основными преимуществами использования RS–232 по сравнению с Centronics являются возможность передачи на значительно большие расстояния и гораздо более простой соединительный кабель.

Данные в RS–232C передаются в последовательном коде побайтно. Формат передаваемых данных показан на рис.1.1.

Рис.1.1. Формат данных RS–232.

Получив стартовый бит приёмник выбирает из линии биты данных через определённые интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приёмника и передатчика были одинаковыми (допустимое расхождение не более 10%). Скорость передачи по RS-232 может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.

Все сигналы RS-232 передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость (рис.1.2). Отметим, что данные передаются в инверсном коде. Логический ноль (SPACE) представляется положительным напряжением в диапазоне от +3 до +25В, а логическая 1 (MARK) – отрицательным напряжением в диапазоне от –3 до –25В.

+25В

+15В Высокий уровень

Высокий уровень

+5В

+3В

0 Зона неопределённости 0 Зона неопределенности

-3В

-5В

Низкий уровень

-15В Низкий уровень

-25В

Рис.1.2. Уровни помехоустойчивости RS-232.

1.2. Сигналы интерфейса RS-232

Интерфейс RS-232 подразумевает наличие оборудования двух типов: терминального DTE и связного DCE. Чтобы не составить себе неправильного представления об интерфейсе RS-232, необходимо отчетливо понимать различия между этими видами оборудования. Терминальное оборудование, например компьютер, может посылать и (или) принимать данные по последовательному интерфейсу. Оно как бы оканчивает (terminate) последовательную линию связи. Под связным оборудованием, понимаются устройства, способные упростить последовательную передачу данных совместно с терминальным оборудованием. Наглядным примером связного оборудования служит модем (модулятор-демодулятор). Он служит соединительным звеном в последовательной цепочке между компьютером и телефонной линией.

К сожалению, различие между терминальным и связным оборудованием довольно расплывчато, поэтому возникают некоторые сложности в понимании того, к какому типу оборудования относится то или иное устройство. Например, принтер, к какому оборудованию его отнести? Еще вопрос: как связать два компьютера, когда они оба действуют как терминальное оборудование? Для ответа на эти вопросы следует рассмотреть физическое соединение устройств. Произведя незначительные изменения в линиях интерфейса RS-232 можно заставить связное оборудование функционировать как терминальное.

Каждая линия интерфейса задается своим функциональным описанием. Все эти линии приведены в табл.1.1. Кроме того, указано направление сигналов между DTE и DCE.

Асинхронный последовательный порт подключается к внешним устройствам через специальный разъём. Существует два стандарта на разъемы интерфейса RS-232 – это 25-контактный DB-25 и 9-контактный DB-9. Назначение контактов приведено в таблице 1.1.

Таблица.1.1.

Сигналы интерфейса RS-232

№ конт. DB-25	№ конт. DB-9	Описание сигнала	Аббревиатура	От DCE	От DTE
1		Защитное заземление	GND
2	3	Передаваемые данные	TxD		x
3	2	Принимаемые данные	RxD	х
4	7	Запрос передачи	RTS		х
5	8	Готовность к передаче	CTS	х
6	6	Готовность DCE	DSR	х
7	5	Сигнальное заземление	SG	х	х
8	1	Обнаружение несущей	DCD	х
9		Резерв для теста DCE: +12В, 20мА		х
10		Резерв для теста DCE: -12В, 20мА		х
11		Выбор частоты передачи			х
12		Обнаружение несущей дополнительного канала	SDCD	х
13		Готовность к передаче по дополнительному каналу	SCTS	х
14		Передаваемые данные по дополнительному каналу	STD		х
15		Синхронизация передачи (DCE)	TC	х
16		Принимаемые данные дополнительного канала	SRD	х
17		Синхронизация приёма (DCE)	RC	х
18		Свободный (местный шлейф)			х
19		Запрос передачи дополнительного канала	SRTS		х
20	4	Готовность DTE	DTR		х
21		Детектор качества сигнала	SQ	х
22	9	Индикатор вызова	RI	х
23		Переключатель скорости передачи		х	х
24		Синхронизация передачи			х
25		Свободный индикатор тестирования		х

Все линии обмена сигналами между DTE и DCE, определимые стандартом RS–232, можно разбить на четыре основные группы.