เทคโนโลยีเครือข่ายของการส่งข้อมูล เทคโนโลยีสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลใน SAN เทคโนโลยีสำหรับการถ่ายโอนข้อมูลและข้อมูล

เทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์มีดังต่อไปนี้: Fast Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fibre Channel, FDDI, X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, ADSL, SONET เทคโนโลยีการส่งข้อมูลสี่อันดับแรก: Fast Ethernet, IEEE 1394 / USB, Fibre Channel และ FDDI เรียกว่าเทคโนโลยี เครือข่ายท้องถิ่น... ส่วนที่เหลือถูกสร้างขึ้นสำหรับช่องทางการสื่อสารทั่วโลก ลองพิจารณาเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลทั่วไปบางอย่าง - Fast Ethernet, Fibre Channel, FDDI, ISDN

Fast Ethernetหรือ " 100Base-T“เป็นเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลความเร็วสูงในเครือข่ายท้องถิ่น กฎสำหรับการส่งข้อมูลโดยใช้เทคโนโลยีนี้กำหนดโดยมาตรฐาน IEEE 802.3u มาตรฐานนี้อธิบายกฎการทำงานของโปรโตคอลเลเยอร์ที่สองของโมเดล OSI (ดาต้าลิงค์เลเยอร์) และให้ความสามารถในการถ่ายโอนข้อมูลในอัตรา 100 Mbps

เทคโนโลยี 100Base-T ใช้ CSMA / CD เป็นโปรโตคอลควบคุมการเข้าถึงสื่อ 100Base-T สร้างขึ้นบนความสามารถในการปรับขนาดโดยวิธี CSMA / CD การปรับขนาดหมายถึงความสามารถในการเพิ่มหรือลดขนาดของเครือข่ายอย่างต่อเนื่องโดยไม่ลดประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความสามารถในการจัดการลงอย่างมาก เทคโนโลยี 100Base-T ใช้สายเคเบิล UTP5 (Category 5 unshielded twisted pair)

เทคโนโลยี 100Base-T มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้

• 1. เนื่องจากการใช้โปรโตคอลควบคุมการเข้าถึงสื่อเดียวกัน - เครือข่าย CSMA / CD ที่ใช้เทคโนโลยี 10Base-T Ethernet จึงสามารถถ่ายโอนไปยังเทคโนโลยี 100Base-T ความเร็วสูงได้อย่างง่ายดาย ดังนั้นผู้ผลิตหลายรายจึงผลิต การ์ดเครือข่ายรองรับทั้งเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูล: 10Base-T Ethernet และ 100Base-T การ์ดเครือข่ายเหล่านี้มีความสามารถในตัว การตรวจจับอัตโนมัติความเร็วในการส่งข้อมูลในเครือข่ายและการปรับอัตโนมัติเป็นโหมดการทำงานที่เหมาะสม เนื่องจาก 10Base-T Ethernet และ 100Base-T สามารถอยู่ร่วมกันบนเครือข่ายเดียวกันได้อย่างง่ายดาย ผู้ดูแลระบบจึงมีความยืดหยุ่นในระดับสูงมากในการย้ายสถานีจาก 10Base-TEthernet ไปยัง 100Base-T
• 2. ปัจจุบัน สายเคเบิล UTP5 และการ์ดเครือข่าย 100Base-T ผลิตโดยผู้ผลิตจำนวนมาก

ข้อเสียของการใช้เทคโนโลยี 100Base-T มีข้อ จำกัด ด้านความยาวของส่วนของสายเคเบิลมากกว่าในเทคโนโลยี 10Base-T Ethernet อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับ 10Base-T Ethernet ซึ่งอนุญาตให้เครือข่ายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 500 ม. 100Base-T จะจำกัดเส้นผ่านศูนย์กลางนี้ไว้ที่ 205 ม. เครือข่ายที่มีอยู่ซึ่งเกินขีดจำกัดนี้จะต้องใช้เราเตอร์เพิ่มเติม

คำมั่นสัญญาของเทคโนโลยี 10Base-T คือเทคโนโลยี Gigabit Ethernet ใหม่ (หรือที่เรียกว่า 1000Base-T หรือ IEEE 802.3z) ได้รับการพัฒนาเพื่อรองรับระบบสายเคเบิล UTP5 ที่มีอยู่ ด้วยเทคโนโลยีนี้ ความเร็วในการรับส่งข้อมูลในเครือข่ายจะเพิ่มขึ้นเป็น 1,000 Mbps ซึ่งเร็วกว่าการรับส่งข้อมูลโดยใช้เทคโนโลยี 100Base-T ถึงสิบเท่า

หนึ่งในเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่สำหรับการรับส่งข้อมูลคือ Fibre Channel

เทคโนโลยี ไฟเบอร์แชนเนลขึ้นอยู่กับการใช้ใยแก้วนำแสงเป็นสื่อกลางในการรับส่งข้อมูล แอปพลิเคชั่นที่พบบ่อยที่สุดของเทคโนโลยีนี้ในปัจจุบันคือเครือข่ายพื้นที่เก็บข้อมูลความเร็วสูง (SAN) อุปกรณ์ดังกล่าวใช้เพื่อสร้างระบบคลัสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง เดิมทีเทคโนโลยี Fibre Channel ถูกสร้างขึ้นเป็นอินเทอร์เฟซที่ช่วยให้สามารถแลกเปลี่ยนข้อมูลความเร็วสูงระหว่างฮาร์ดไดรฟ์และโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ได้ ต่อมา มาตรฐานได้รับการเสริมและตอนนี้กำหนดกลไกของการโต้ตอบ ไม่เพียงแต่ระหว่างระบบจัดเก็บข้อมูลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการโต้ตอบของโหนดต่างๆ ของระบบคลัสเตอร์ระหว่างกันและสิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บข้อมูลอีกด้วย

เทคโนโลยี Fibre Channel มีข้อดีเหนือสื่ออื่นๆ หลายประการ ซึ่งที่สำคัญที่สุดคือความเร็ว เทคโนโลยี Fibre Channel ให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูล 100 Mbps ข้อได้เปรียบที่สำคัญประการที่สองคือความสามารถในการส่งสัญญาณในระยะทางไกลมาก การแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยใช้สัญญาณไฟแทนสัญญาณไฟฟ้าทำให้สามารถส่งข้อมูลในระยะทางไกลถึง 10-20 กม. โดยไม่ต้องใช้ทวนสัญญาณ (เมื่อใช้สายเคเบิลแบบคลื่นเดี่ยว) ข้อได้เปรียบที่สามของเทคโนโลยี Fibre Channel คือการป้องกันสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ คุณภาพนี้ทำให้สามารถใช้สื่อส่งผ่านแสงได้อย่างจริงจังแม้ในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนมาก ข้อได้เปรียบประการที่สี่คือไม่มีการปล่อยสัญญาณสู่สิ่งแวดล้อมโดยสมบูรณ์ ซึ่งทำให้สามารถใช้ Fibre Channel ในเครือข่ายที่มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้นสำหรับข้อมูลที่ประมวลผลและจัดเก็บ

ข้อเสียเปรียบหลักของเทคโนโลยี Fibre Channel คือค่าใช้จ่าย: สายเคเบิลออปติคัลที่มีตัวเชื่อมต่อและวิธีการติดตั้งทั้งหมดที่มาพร้อมกับการใช้งานนั้นมีราคาแพงกว่าสายทองแดงอย่างมาก

สำหรับองค์กรของเครือข่ายท้องถิ่นความเร็วสูง FDDI (Fiber Distributed Data Interface) ถูกใช้

เทคโนโลยี FDDIไม่ได้มีไว้สำหรับการเชื่อมต่อโดยตรงของคอมพิวเตอร์ แต่สำหรับการสร้างช่องทางการสื่อสารแกนหลักความเร็วสูง (แกนหลัก) ซึ่งรวมส่วนต่าง ๆ ของเครือข่ายท้องถิ่นเข้าด้วยกัน ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของแกนหลักดังกล่าวคือเซิร์ฟเวอร์สองเครื่องที่เชื่อมต่อด้วยช่องทางการสื่อสารความเร็วสูงโดยใช้การ์ดเครือข่ายสองใบและสายเคเบิล เช่นเดียวกับเทคโนโลยี 100Base-T FDDI ให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูล 100 Mbps

เครือข่าย FDDI ใช้โทโพโลยีวงแหวนฟิสิคัลคู่ สัญญาณที่ส่งจะเคลื่อนที่ไปตามวงแหวนในทิศทางตรงกันข้าม วงหนึ่งเรียกว่าวงแหวนหลักและอีกวงเรียกว่าวงแหวนรอง ด้วยการทำงานที่ถูกต้องของเครือข่าย วงแหวนหลักจะใช้สำหรับการส่งข้อมูล และวงแหวนรองจะทำหน้าที่เป็นตัวสำรอง

ในเครือข่าย FDDI แต่ละอุปกรณ์เครือข่าย (โหนดเครือข่าย) ทำหน้าที่เป็นตัวทำซ้ำ FDDI รองรับโหนดสี่ประเภท: สถานีด้วย การเชื่อมต่อสองครั้ง(DAS - สถานีเชื่อมต่อคู่), สถานีเชื่อมต่อเดี่ยว (SAS), หัวต่อพ่วงคู่ (DAC) และหัวต่อพ่วงเดียว (SAC) DAS และ DAC เชื่อมต่อกับวงแหวนทั้งสองเสมอ ในขณะที่ SAS และ SAC เชื่อมต่อกับวงแหวนหลักเท่านั้น

หากสายเคเบิลขาดหรือขาดอื่นๆ เกิดขึ้นที่จุดใดๆ ในเครือข่าย ทำให้ไม่สามารถถ่ายโอนข้อมูลระหว่างโหนดเครือข่ายที่อยู่ใกล้เคียง อุปกรณ์ DAS และ DAC จะกู้คืนความสามารถในการทำงานของเครือข่ายโดยเปลี่ยนเส้นทางสัญญาณข้ามส่วนที่ไม่ทำงานโดยใช้วงแหวนรอง

FDDI ใช้โทเค็นการเข้าถึงเป็นโปรโตคอลควบคุมการเข้าถึงสื่อและสายเคเบิลออปติคัลเป็นสื่อกลางในการส่ง

เทคโนโลยี FDDI มีข้อดีดังต่อไปนี้

โทโพโลยีวงแหวนทางกายภาพแบบคู่ช่วยให้มั่นใจถึงการรับส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้โดยการรักษาเครือข่ายและทำงานในกรณีที่สายเคเบิลขาด มาตรฐาน FDDI ประกอบด้วยฟังก์ชันการจัดการเครือข่าย นอกจากข้อดีที่ระบุไว้แล้ว ยังมีข้อกำหนด (CDDI - Copper Distributed Data Interface) สำหรับการสร้างเครือข่ายโดยใช้เทคโนโลยี FDDI โดยใช้คู่สายทองแดง ข้อมูลจำเพาะนี้ช่วยลดต้นทุนของการปรับใช้เครือข่ายโดยใช้ทองแดงที่ถูกกว่าแทนไฟเบอร์

ข้อเสียเปรียบหลักของ FDDI คือต้นทุนในการสร้างเครือข่าย การ์ดเครือข่ายและสายเคเบิลออปติคัลสำหรับ FDDI มีราคาแพงกว่าเทคโนโลยีอื่นๆ ที่มีอัตราการถ่ายโอนข้อมูลเท่ากันอย่างมาก ลักษณะเฉพาะของการติดตั้งสายเคเบิลออปติคัลต้องได้รับการฝึกอบรมเพิ่มเติมจากผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานกับสายเคเบิล แม้ว่า CDDI NIC จะมีราคาถูกกว่า FDDI NIC แต่ก็มีราคาแพงกว่า 100Base-T NIC

เทคโนโลยีการแลกเปลี่ยนข้อมูลดิจิทัลโดยใช้สายโทรศัพท์ เครือข่ายดิจิทัลบริการแบบบูรณาการ (ISDN)ให้ความสามารถในการแลกเปลี่ยนข้อมูลในรูปแบบการส่งสัญญาณดิจิตอลผ่านสายโทรศัพท์ดิจิตอล ข้อมูลนี้อาจเป็นการผสมผสานระหว่างวิดีโอ เสียง และข้อมูลอื่นๆ ISDN มีโซลูชันทางเทคโนโลยีหลายอย่างที่ช่วยให้ลูกค้าได้รับประสิทธิภาพของช่องทางการสื่อสารที่จำเป็น สำหรับบุคคลทั่วไปและสำนักงานขนาดเล็ก จะมีสายที่มี Basic Rate Interface (BRI) เตรียมไว้ให้ สำหรับบริษัทขนาดใหญ่ จะมีการจัดเตรียม Primary Rate Interface - PRI lines BRI ใช้ลิงก์ตัวรับ 64 kbps (B) สองตัวเพื่อรับและส่งข้อมูล และช่องควบคุมหนึ่งช่อง (เดลต้า - D) เพื่อสร้างและรักษาการเชื่อมต่อ PRI คือชุดของสายดิจิทัลหลายเส้นที่ใช้คู่ขนานเพื่อรับและส่งข้อมูล ชุดเส้นดังกล่าวได้รับสัญลักษณ์ T1 และ E1 ในสหรัฐอเมริกา มาตรฐานคือการใช้สาย Tl T1 ประกอบด้วย 23 B-channel และ D-channel หนึ่งช่องที่มีแบนด์วิดท์รวม 1.544 Mbps

สาย E1 ใช้ในยุโรป E1 ประกอบด้วย 30 B-channel และ D-channel หนึ่งช่องที่มีแบนด์วิดท์รวม 2.048 Mbps

ISDN ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ รวมทั้งสายโทรศัพท์ดิจิตอล และหน่วยสิ้นสุดเครือข่าย (NT-1) NT-1 จะแปลงสัญญาณอินพุตเป็นดิจิตอล กระจายอย่างสม่ำเสมอตามช่องทางการส่งสัญญาณ และทำการวิเคราะห์การวินิจฉัยสถานะของสายข้อมูลทั้งหมด NT-1 ยังเป็นจุดเชื่อมต่อกับเครือข่ายดิจิทัลของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น โทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ ฯลฯ นอกจากนี้ NT-1 ยังสามารถทำหน้าที่เป็นคอนเวอร์เตอร์สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ไม่รองรับ ISDN อย่างอิสระ

ข้อดีของ ISDN มีดังนี้

• 1. ความเร็วในการแลกเปลี่ยนข้อมูลเพิ่มขึ้นด้วยความสามารถเพิ่มเติมในการรวมข้อมูล เสียง และวิดีโอเข้าเป็นสตรีมเดียว
• 2. เมื่อใช้ ISDN คุณจะสามารถส่งข้อมูลและการรับส่งข้อมูลด้วยเสียงได้พร้อมกันผ่านสายโทรศัพท์เส้นเดียว

ข้อเสียของ ISDN คือสเปรดที่ช้าเนื่องจากจำเป็นต้องเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายโทรศัพท์ที่มีอยู่ ซึ่งก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายจำนวนมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

1. วิชาวินัย ภารกิจ และจุดประสงค์ในการสอนวิชาวินัย
สาขาวิชา "เทคโนโลยีการส่งข้อมูล" เป็นหนึ่งในสาขาวิชาเชิงบรรทัดฐานซึ่งรวมอยู่ในวัฏจักรของการฝึกอบรมวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (พื้นฐาน) ของผู้เชี่ยวชาญในทิศทางของ "วิทยาการคอมพิวเตอร์"

วินัยจัดให้มีการพิจารณาเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับการส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ในระดับกายภาพช่องสัญญาณและเครือข่าย

เนื้อหาการบรรยายกล่าวถึงเทคโนโลยีโทรคมนาคม องค์ประกอบหลักของทฤษฎีสารสนเทศ ลักษณะและการจำแนกประเภทของเครือข่ายข้อมูล แบบจำลองอ้างอิง (OSI) สายการสื่อสารและช่องทางการส่งข้อมูล เทคโนโลยีการส่งข้อมูลที่ชั้นกายภาพ เทคโนโลยีการส่งข้อมูลที่ดาต้าลิงค์ ชั้นในเครือข่ายท้องถิ่นและระดับโลก เทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูลที่ระดับเครือข่ายในเครือข่าย IP

วัตถุประสงค์ของวินัย:

• ทำความคุ้นเคยกับองค์ประกอบพื้นฐานของทฤษฎีสารสนเทศและเทคโนโลยีโทรคมนาคม
• การก่อตัวของความรู้ทางทฤษฎีในด้านเทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์
• สอนให้เลือกเทคโนโลยีที่จำเป็นและวิธีการส่งข้อมูลที่เหมาะสมในการพัฒนาเครือข่ายคอมพิวเตอร์และเว็บแอปพลิเคชัน
• เพื่อเพิ่มพูนทักษะการปฏิบัติในการทำงานด้วยวิธีการส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทั้งในระดับกายภาพ ช่องทาง และเครือข่าย

งานของการศึกษาหลักสูตร "เทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูล" คือการฝึกอบรมภาคทฤษฎีและภาคปฏิบัติของผู้เชี่ยวชาญในอนาคตในประเด็นต่าง ๆ เช่น:

• เทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูลในเครือข่ายคอมพิวเตอร์
• โปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลใน LAN, สายสื่อสารเฉพาะ (ซีเรียล) และเครือข่ายทั่วโลกพร้อมวงจรและการเปลี่ยนแพ็กเก็ต
• วิธีการส่งข้อมูลในเครือข่ายข้อมูล
• สถาปัตยกรรมของเครือข่ายสารสนเทศ

๒. สิ่งที่นิสิตควรรู้ ทำได้ และสิ่งที่ต้องคุ้นเคยจากการศึกษาพระธรรมวินัยเนื่องจากการเรียนวิชาวินัย นักศึกษาต้อง
ทราบ:

• องค์ประกอบพื้นฐานของทฤษฎีสารสนเทศ
• ขั้นพื้นฐาน เทคโนโลยีที่ทันสมัยการถ่ายโอนข้อมูลในระดับกายภาพ ช่องสัญญาณ และเครือข่าย
• ประเภทและลักษณะของสายสื่อสารและช่องทางการส่งข้อมูล
• วิธีการแปลงสัญญาณและวิธีการของช่องทางการสื่อสารมัลติเพล็กซ์
• วิธีการที่ทันสมัยการส่งข้อมูลในเครือข่ายคอมโพสิต

• ยืนยันการเลือกเทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูลเพื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติในกระบวนการออกแบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์
• การออกแบบโครงสร้างสายเคเบิลของเครือข่ายคอมพิวเตอร์
• เพื่อเลือกอุปกรณ์ของระบบเคเบิลสำหรับสร้างโครงสร้างพื้นฐาน LAN

ระวัง:

• กับแนวโน้มหลักในการพัฒนาเทคโนโลยีการถ่ายโอนข้อมูล
• กับแนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยีโทรคมนาคม
• ด้วยวิธีการที่ทันสมัยในการแลกเปลี่ยนและประมวลผลข้อมูลในเครือข่ายท้องถิ่นและดินแดน

หลักสูตรของหลักสูตร 150 ชั่วโมงการศึกษาประกอบด้วยสองโมดูลข้อมูล (การศึกษา) ที่มีปริมาณ 5 หน่วยกิต (ปริมาณของหน่วยกิต ECTS คือ 30 ชั่วโมงการศึกษา) และประกอบด้วยการศึกษาในห้องเรียนและงานอิสระของนักเรียน

แหล่งข้อมูลที่ใช้:

1. เครือข่ายคอมพิวเตอร์ หลักการ เทคโนโลยี โปรโตคอล: หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย ฉบับที่ 4 / วี.จี. โอลิเฟอร์, N.A. โอลิเฟอร์ - เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ปีเตอร์ 2010 .--944 น.
2. บรอยโด วี.แอล. ระบบคอมพิวเตอร์ เครือข่าย และโทรคมนาคม: หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย ฉบับที่ 2 - SPb.: Peter, 2549 - 703 หน้า
3. Tkachenko V.A. ว่าใน คอมพ์ "Uterine Merezhi และโทรคมนาคม: Navch. Booker / V. A. Tkachenko, O. V. Kasilov, V. A. Ryabik. - Kharkiv: NTU" KhPI ", 2011. - 224 p.
4. A. L. Dmitriev. ระบบส่งข้อมูลออปติคอล / ตำราเรียน - SPb: SPbGUITMO, 2007 .-- 96 p.

เครือข่ายคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีระดับท้องถิ่นและระดับโลกเพื่อใช้ในการสอนเด็กนักเรียน

ระบบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปสมัยใหม่ ทุกสาขาการศึกษาที่รวมอยู่ในนั้น ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาทักษะของนักเรียนในการทำงานกับข้อมูล ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่โปรแกรมของรัฐส่วนใหญ่ที่กำหนดพื้นที่ลำดับความสำคัญสำหรับการพัฒนาการศึกษาในสหพันธรัฐรัสเซียให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการพัฒนาทักษะการศึกษาทั่วไปและวัฒนธรรมทั่วไปของนักเรียนที่ทำงานด้วยข้อมูลและวิธีการประมวลผลซึ่ง กลายเป็นแกนหลักของกิจกรรมระดับมืออาชีพของผู้สำเร็จการศึกษาจากสถาบันการศึกษาในสังคมสารสนเทศซึ่งเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นของวัฒนธรรมสารสนเทศ ... ในทางกลับกันความปรารถนาที่จะสร้างวัฒนธรรมสารสนเทศในหมู่บัณฑิตในอนาคตนำไปสู่การปฐมนิเทศของการศึกษาทั่วไปไปสู่การได้มาซึ่งความรู้ของนักศึกษาเกี่ยวกับการสื่อสารโทรคมนาคมและสื่อการใช้โทรคมนาคมเพื่อให้ได้ความรู้ที่หลากหลายและการแสดงออกเชิงสร้างสรรค์การประเมิน ความน่าเชื่อถือของข้อมูล การพัฒนาการคิดเชิงวิพากษ์ ความสัมพันธ์ของข้อมูลและความรู้ ความสามารถในการจัดระเบียบกระบวนการข้อมูลอย่างเหมาะสม ประเมินและจัดหา ความปลอดภัยของข้อมูล.
ระบบโทรคมนาคมมีความสำคัญยิ่งไม่เฉพาะในระบบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปเท่านั้น แต่มีบทบาทพื้นฐานในเกือบทุกด้านของสังคม ในระดับของการพัฒนาพื้นที่ข้อมูลโทรคมนาคม รอยประทับที่สำคัญที่สุดถูกกำหนดโดยระดับของการพัฒนาเครือข่ายการสื่อสารหลักและระดับของการพัฒนาเทคโนโลยีสารสนเทศเครือข่ายซึ่งถือได้ว่าเป็นเทคโนโลยีอย่างถูกต้อง การส่งข้อมูล.
ภายใต้ เครือข่ายการสื่อสารพวกเขาเข้าใจจำนวนรวมของช่องสัญญาณแบบมีสาย วิทยุ ออปติคัลและช่องทางการสื่อสารอื่นๆ อุปกรณ์สร้างช่องสัญญาณเฉพาะทาง เช่นเดียวกับศูนย์การสื่อสารและโหนดที่รับรองการทำงานของเครือข่ายที่กำหนด ในเครือข่ายการสื่อสารสมัยใหม่เกือบทั้งหมดที่ใช้ในการสร้างระบบสารสนเทศโทรคมนาคม เครือข่ายหลายส่วนที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันจะแสดงพร้อมกันและทำงานร่วมกัน สถานการณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่กำหนดกลยุทธ์และยุทธวิธีในการสร้างและใช้เทคโนโลยีสารสนเทศเครือข่าย
เครือข่าย เทคโนโลยีสารสนเทศพัฒนาควบคู่ไปกับการพัฒนาช่องทางการสื่อสาร ในตอนต้นของศตวรรษที่ผ่านมาพื้นฐานของเครือข่ายโทรเลขและการสื่อสารทางโทรศัพท์ประกอบด้วยช่องสัญญาณโทรคมนาคมแบบสายและวิทยุแบบอะนาล็อกซึ่งด้วยการพัฒนาไมโครอิเล็กทรอนิกส์เริ่มถูกแทนที่ด้วยสายการสื่อสารใยแก้วนำแสงดิจิทัลที่มีนัยสำคัญมากขึ้น ลักษณะที่สูงขึ้นในแง่ของคุณภาพและความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูล แนวคิดของเทคโนโลยีโทรคมนาคมได้เกิดขึ้นซึ่งรวมวิธีการขององค์กรที่มีเหตุผลของงานระบบโทรคมนาคมเข้าด้วยกัน
ระบบโทรคมนาคมที่ใช้ในปัจจุบันในระบบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปนั้นขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์หลายเครื่องเข้าด้วยกัน คอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อสามารถดูได้จากมุมมองต่างๆ ในอีกด้านหนึ่ง การรวมคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกันคือ เครือข่ายคอมพิวเตอร์... ในทางกลับกัน มันเป็นวิธีการส่งข้อมูลในอวกาศ ซึ่งเป็นวิธีการจัดระเบียบการสื่อสารระหว่างผู้คน ต้องขอบคุณคุณสมบัตินี้ที่เครือข่ายคอมพิวเตอร์ถูกเรียกว่าเครือข่ายโทรคมนาคมมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยเน้นที่จุดประสงค์ไม่ใช่คุณสมบัติของอุปกรณ์
แยกแยะ

· เครือข่ายโทรคมนาคมระดับท้องถิ่นและระดับโลก ตามกฎแล้ว เครือข่ายท้องถิ่นเรียกว่าเครือข่ายที่เชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ที่ตั้งอยู่ในอาคารเดียว องค์กรเดียว ภายในเขต เมือง ประเทศ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เครือข่ายท้องถิ่นส่วนใหญ่มักเป็นพื้นที่จำกัด เครือข่ายท้องถิ่นเป็นเรื่องธรรมดาในด้านการศึกษา โรงเรียนส่วนใหญ่และสถาบันการศึกษาอื่นๆ มีคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกับเครือข่ายท้องถิ่น ในเวลาเดียวกัน เทคโนโลยีที่ทันสมัยทำให้สามารถเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องได้ ไม่เพียงแต่ในห้องหรืออาคารที่แตกต่างกัน แต่ยังอยู่ในทวีปต่างๆ ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่คุณจะพบสถาบันการศึกษาที่มีสาขาในประเทศต่างๆ ซึ่งมีคอมพิวเตอร์เชื่อมต่อกับเครือข่ายท้องถิ่น นอกจากนี้ เครือข่ายท้องถิ่นยังสามารถรวมคอมพิวเตอร์ของสถาบันการศึกษาต่างๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งช่วยให้เราพูดถึงการมีอยู่ของเครือข่ายท้องถิ่นในภาคการศึกษา
เครือข่ายทั่วโลกไม่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่ต่างจากเครือข่ายท้องถิ่น คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องสามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายทั่วโลก ทุกคนสามารถเข้าถึงข้อมูลที่โพสต์บนเครือข่ายนี้ได้ ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงที่สุดของเครือข่ายโทรคมนาคมทั่วโลกคืออินเทอร์เน็ต (INTERNET) ซึ่งมีโรงเรียนมัธยมศึกษาจำนวนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ อินเทอร์เน็ตไม่ใช่เครือข่ายโทรคมนาคมระดับโลกเพียงเครือข่ายเดียว มีอื่นๆ เช่น เครือข่าย FIDO หรือเครือข่าย SPRINT
ดังนั้นโรงเรียนส่วนใหญ่และสถาบันการศึกษาอื่น ๆ ของระบบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปจึงมีทั้งเครือข่ายท้องถิ่นและความสามารถในการใช้เครือข่ายทั่วโลก
ด้วยความหลากหลายของเทคโนโลยีสารสนเทศและโทรคมนาคมตลอดจนวิธีการจัดระเบียบข้อมูลเมื่อส่งข้อมูลผ่านช่องทางการสื่อสาร อินเทอร์เน็ตเครือข่ายคอมพิวเตอร์ข้อมูลข่าวสารของโลกจึงเป็นศูนย์กลาง ยิ่งกว่านั้น วันนี้เป็นเครือข่ายโทรคมนาคมระดับโลกเพียงเครือข่ายเดียวที่ใช้กันทั่วไปในระบบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไป สาเหตุหลักมาจากความเร็วและความเชื่อถือได้ของการส่งข้อมูลผ่านอินเทอร์เน็ตในรูปแบบต่างๆ (ข้อความ กราฟิก เสียง วิดีโอ ฯลฯ) อินเทอร์เน็ตเปิดโอกาสให้เข้าถึงสื่อการเรียนรู้ร่วมกัน ซึ่งสามารถนำเสนอได้ทั้งในรูปแบบของตำราธรรมดา (ตำราอิเล็กทรอนิกส์) และในรูปแบบของระบบโต้ตอบที่ซับซ้อน โมเดลคอมพิวเตอร์ สภาพแวดล้อมการเรียนรู้เสมือนจริง ฯลฯ
จำนวนผู้ใช้และแหล่งข้อมูลบนอินเทอร์เน็ตเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ คุณภาพของบริการโทรคมนาคมที่จัดให้มีการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุนี้ การเข้าถึงอินเทอร์เน็ตคุณภาพสูงจึงไม่เพียงได้รับจากองค์กรและองค์กรที่ทำงานในด้านเศรษฐกิจและด้านอื่นๆ เท่านั้น แต่ยังได้รับจากสถาบันการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปด้วย
อินเทอร์เน็ตสมัยใหม่มีปัญหาร้ายแรงในการจัดการค้นหาข้อมูลทั่วโลก เครื่องมือค้นหาที่เรียกว่าได้รับการพัฒนาซึ่งโดย คำที่ถูกต้องหรือการรวมกันของคำค้นหาลิงก์ไปยังหน้าเหล่านั้นในเครือข่ายที่มีการนำเสนอคำหรือชุดค่าผสมนี้ ในเวลาเดียวกัน แม้ว่าจะมีเสิร์ชเอ็นจิ้นอยู่ แต่ผู้ใช้ก็ยังต้องใช้เวลามากมายทั้งในกระบวนการค้นหาข้อมูลและในการประมวลผลและจัดระบบข้อมูลที่ได้รับ
ในการศึกษา ปัญหานี้รู้สึกได้อย่างชัดเจนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง: หากมีการนำเสนอแหล่งข้อมูลการศึกษาบนเครือข่ายตามกฎแล้วพวกเขาจะถูกนำเสนออย่างไม่เป็นระบบ การขาดวิธีการที่เป็นระบบในการจัดวางทรัพยากรดังกล่าวรวมถึงการขาดความสม่ำเสมอในการแก้ปัญหาทางจิตวิทยาการสอนเทคโนโลยีความงามการยศาสตร์และปัญหาอื่น ๆ ในการพัฒนาและการดำเนินงานทรัพยากรการศึกษาของอินเทอร์เน็ตนำไปสู่ การไม่ใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติของข้อดีของโทรคมนาคมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการศึกษา
เทคโนโลยีการสื่อสารที่แพร่หลายที่สุดและบริการที่เกี่ยวข้องในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้กลายเป็นเทคโนโลยีของวิธีการคอมพิวเตอร์ในการส่งและประมวลผลข้อความข้อมูลซึ่งให้การสื่อสารในการปฏิบัติงานระหว่างผู้คน อีเมล (อีเมล) - ระบบจัดเก็บและส่งข้อความระหว่างผู้ที่สามารถเข้าถึงเครือข่ายคอมพิวเตอร์ได้ ข้อมูลใด ๆ ( เอกสารข้อความ, รูปภาพ, ข้อมูลดิจิตอล, การบันทึกเสียง ฯลฯ) แผนกบริการดังกล่าวดำเนินการ:

• แก้ไขเอกสารก่อนส่ง
• การจัดเก็บเอกสารและข้อความ
• การส่งจดหมายโต้ตอบ,
• ตรวจสอบและแก้ไขข้อผิดพลาดในการส่ง
• การออกเอกสารยืนยันการรับจดหมายจากผู้รับ
• การรับและจัดเก็บข้อมูล
• ดูได้รับจดหมายโต้ตอบ

สามารถใช้อีเมลเพื่อสื่อสารกับผู้เข้าร่วมในกระบวนการศึกษาและส่งเอกสารการศึกษา คุณสมบัติที่สำคัญของอีเมลซึ่งน่าสนใจสำหรับการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปคือความเป็นไปได้ของการดำเนินการแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบอะซิงโครนัส ในการใช้อีเมล คำสั่งหลายคำสั่งของไคลเอ็นต์อีเมลสำหรับส่ง รับ และประมวลผลข้อมูลก็เพียงพอแล้ว โปรดทราบว่าเมื่อสื่อสารผ่านอีเมล ปัญหาด้านจิตใจและการสอนจะเกิดขึ้นมากกว่าปัญหาทางเทคนิค ความจริงก็คือในการสื่อสารของมนุษย์โดยตรง ข้อมูลถูกส่งไม่เพียงผ่านคำพูดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปแบบอื่น ๆ ของการสื่อสาร: การแสดงออกทางสีหน้า ท่าทาง ฯลฯ แน่นอน คุณสามารถใช้ "อีโมติคอน" เพื่อถ่ายทอดอารมณ์ในระหว่างการโต้ตอบกันได้ แต่วิธีนี้ไม่สามารถแก้ปัญหาการสื่อสารที่ไม่มีตัวตนได้ อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนไปใช้ภาษาเขียนส่งเสริมคุณลักษณะเชิงบวก เช่น ความถูกต้อง ความกระชับในการแสดงออก และความประณีต

นักการศึกษาสามารถใช้อีเมลเพื่อขอคำปรึกษา การส่งแบบทดสอบ และการสื่อสารอย่างมืออาชีพกับเพื่อนร่วมงาน ขอแนะนำให้ใช้เพื่อดำเนินการบทเรียนอิเล็กทรอนิกส์ในโหมดอะซิงโครนัสเมื่อข้อความของบทเรียนในรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ข้อความที่ตัดตอนมาจากวรรณกรรมที่แนะนำและเอกสารการฝึกอบรมอื่น ๆ ถูกส่งไปยังนักเรียนจากนั้นจะมีการปรึกษาหารือทางอีเมล .
คุณลักษณะที่โดดเด่นและความสะดวกของอีเมลคือความสามารถในการส่งข้อความเดียวกันไปยังผู้รับจำนวนมากในคราวเดียว
หลักการจัดจำหน่ายที่คล้ายกันนี้ใช้โดยบริการอินเทอร์เน็ตอื่นที่เรียกว่า รายชื่อผู้รับจดหมาย ... บริการนี้ทำงานในโหมดสมัครสมาชิก โดยการสมัครรับจดหมายข่าว สมาชิกเป็นระยะๆ จะได้รับ กล่องจดหมายการเลือกอีเมลในหัวข้อที่เลือก รายชื่อผู้รับจดหมายทำหน้าที่ของวารสารทางอินเทอร์เน็ต
ในระบบการศึกษาทั่วไปโดยใช้รายชื่อผู้รับจดหมายสามารถจัดระเบียบสิ่งที่เรียกว่า "ห้องเรียนเสมือนจริง" ... ในกลุ่มการศึกษาที่สร้างขึ้นของเด็กนักเรียนจะมีการอธิบายกฎและวิธีการสมัครสมาชิกและเธอก็เริ่มทำงาน แต่ละข้อความที่ส่งถึงกลุ่มโดยสมาชิกคนใดคนหนึ่งจะถูกส่งไปยังสมาชิกทุกคนในกลุ่มโดยอัตโนมัติ หนึ่งในสมาชิกของกลุ่มดังกล่าวอาจเป็นครู
ความเป็นไปได้ของการสอนหลักในการใช้รายชื่อส่งเมลคือการแจกจ่ายสื่อการศึกษาโดยอัตโนมัติและการจัดห้องเรียนเสมือนจริง
การประชุมทางไกลเป็นอีกหนึ่งบริการยอดนิยมที่ให้บริการโดยเครือข่ายโทรคมนาคมสมัยใหม่ และดำเนินการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างผู้คนที่รวมกันเป็นหนึ่งด้วยผลประโยชน์ร่วมกัน
การประชุมทางไกลเป็นฟอรัมออนไลน์ที่จัดขึ้นเพื่ออภิปรายและแลกเปลี่ยนข่าวสารในหัวข้อเฉพาะ
การประชุมทางไกลทำให้คุณสามารถโพสต์ข้อความที่สนใจไปยังคอมพิวเตอร์เฉพาะบนเครือข่ายได้ สามารถอ่านข้อความได้โดยเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และเลือกหัวข้อสำหรับการสนทนา นอกจากนี้ หากต้องการ คุณสามารถตอบกลับผู้เขียนบทความหรือส่งข้อความของคุณเอง ดังนั้น การสนทนาในเครือข่ายจึงถูกจัดระเบียบ ซึ่งมีลักษณะเป็นข่าว เนื่องจากข้อความจะถูกเก็บไว้ในช่วงเวลาสั้นๆ
การมีอุปกรณ์เสียงและวิดีโอ (ไมโครโฟน กล้องวิดีโอดิจิทัล ฯลฯ) ที่เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ทำให้สามารถจัดการประชุมทางเสียงและวิดีโอของคอมพิวเตอร์ได้ ซึ่งกำลังแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ ในระบบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไป
กลุ่มข่าวและกลุ่มข่าวบางกลุ่มต่างจากรายชื่อการส่งอีเมลตามเวลาจริง ข้อแตกต่างคือ ในกรณีของรายชื่อผู้รับจดหมาย ข้อมูลจะถูกแลกเปลี่ยนแบบออฟไลน์โดยการส่งจดหมายอัตโนมัติ อีเมล... เซิร์ฟเวอร์ข่าวจะเผยแพร่ข้อความทั้งหมดบนกระดานทั่วไปทันที และเก็บไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง ดังนั้น การประชุมทางไกลทำให้สามารถจัดการสนทนาได้ทั้งแบบออนไลน์และแบบล่าช้า ในการจัดฝึกอบรม ขอแนะนำให้ใช้กลุ่มข่าวที่มีครูเป็นผู้กลั่นกรอง
ด้วยการพัฒนา วิธีการทางเทคนิคเครือข่ายคอมพิวเตอร์กำลังเพิ่มความเร็วในการรับส่งข้อมูล สิ่งนี้ทำให้ผู้ใช้ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายไม่เพียงแต่แลกเปลี่ยนข้อความเท่านั้น แต่ยังส่งเสียงและวิดีโอในระยะไกลได้อีกด้วย หนึ่งในตัวแทนของโปรแกรมที่ใช้การสื่อสารผ่านเครือข่ายคือโปรแกรม NetMeeting ซึ่งรวมอยู่ใน set Internet Explorer... MS NetMeeting เป็นวิธีการให้ข้อมูลที่ใช้ความเป็นไปได้ในการสื่อสารโดยตรงผ่านอินเทอร์เน็ต
ควรสังเกตว่าสำหรับการใช้งานการสื่อสารด้วยเสียง จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ทางเทคนิคที่เหมาะสม: การ์ดเสียง ไมโครโฟน และระบบเสียง ในการถ่ายโอนวิดีโอ คุณต้องมีการ์ดวิดีโอและกล้อง หรือเฉพาะกล้องที่รองรับมาตรฐานวิดีโอสำหรับ Windows
ทิศทางหลักของการใช้ MS NetMeeting ในกระบวนการศึกษาคือ:

• การจัดฝึกอบรมเสมือนจริงและการให้คำปรึกษาแบบเรียลไทม์ รวมถึงการสื่อสารด้วยเสียงและการส่งวิดีโอของผู้เข้าร่วม
• การแลกเปลี่ยนข้อมูลในโหมดข้อความและกราฟิก
• องค์กร ทำงานร่วมกันพร้อมข้อมูลการศึกษาออนไลน์
• ส่งข้อมูลการศึกษาและระเบียบวิธีในรูปแบบของไฟล์แบบเรียลไทม์

เทคโนโลยีโทรคมนาคมที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือ การประมวลผลข้อมูลแบบกระจาย... ในกรณีนี้ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลใช้ในสถานที่ต้นทางและการประยุกต์ใช้ข้อมูล หากเชื่อมต่อกันด้วยช่องทางการสื่อสาร สิ่งนี้ทำให้สามารถแจกจ่ายทรัพยากรเพื่อแยกส่วนการทำงานของกิจกรรมและเปลี่ยนเทคโนโลยีของการประมวลผลข้อมูลในทิศทางของการกระจายอำนาจ
ในระบบที่ซับซ้อนที่สุดของการประมวลผลข้อมูลแบบกระจาย การเชื่อมต่อกับบริการข้อมูลและระบบต่างๆ จะดำเนินการ จุดประสงค์ทั่วไป(บริการข่าวสาร ระบบดึงข้อมูลระดับประเทศและระดับโลก ฐานข้อมูล และคลังความรู้ ฯลฯ)
บริการที่สำคัญอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาระดับมัธยมศึกษาทั่วไปในเครือข่ายคอมพิวเตอร์คือ การดึงข้อมูลอัตโนมัติ... การใช้เครื่องมือพิเศษ - ระบบดึงข้อมูล คุณสามารถค้นหาข้อมูลที่น่าสนใจในแหล่งข้อมูลของโลกได้อย่างรวดเร็ว
เป้าหมายการสอนหลักของการใช้ทรัพยากรดังกล่าวที่ได้รับผ่านช่องทางโทรคมนาคมในการสอนเด็กนักเรียนคือการสื่อสารข้อมูล การก่อตัวและการรวบรวมความรู้ การก่อตัวและการพัฒนาทักษะและความสามารถ การควบคุมการดูดซึมและลักษณะทั่วไป
การใช้แหล่งข้อมูลทางการศึกษาที่มีอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งส่วนใหญ่เผยแพร่บนอินเทอร์เน็ต ช่วยให้:

• จัดกิจกรรมรูปแบบต่าง ๆ ของเด็กนักเรียนเพื่อการสกัดและนำเสนอความรู้อย่างอิสระ
• "นำความเป็นไปได้ทั้งหมดของเทคโนโลยีสารสนเทศและโทรคมนาคมสมัยใหม่มาใช้ในกระบวนการทำกิจกรรมการศึกษาประเภทต่างๆ เช่น การลงทะเบียน การรวบรวม การจัดเก็บ การประมวลผลข้อมูล การสนทนาแบบโต้ตอบ การสร้างแบบจำลองวัตถุ ปรากฏการณ์ กระบวนการ การทำงานของ ห้องปฏิบัติการ (เสมือนพร้อมการเข้าถึงอุปกรณ์จริงจากระยะไกล) ฯลฯ ;
• เพื่อใช้ในกระบวนการศึกษาความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีมัลติมีเดีย ไฮเปอร์เท็กซ์ และระบบไฮเปอร์มีเดีย
• วินิจฉัยความสามารถทางปัญญาของเด็กนักเรียนตลอดจนระดับความรู้ความสามารถทักษะระดับการเตรียมตัวสำหรับบทเรียนเฉพาะ
• จัดการการเรียนรู้ ทำให้กระบวนการตรวจสอบผลลัพธ์ของกิจกรรมการศึกษาเป็นไปโดยอัตโนมัติ การฝึกอบรม การทดสอบ สร้างงานขึ้นอยู่กับระดับสติปัญญาของนักเรียนแต่ละคน ระดับความรู้ ความสามารถ ทักษะ ลักษณะเฉพาะของแรงจูงใจ
• สร้างเงื่อนไขสำหรับการดำเนินกิจกรรมการศึกษาอิสระของเด็กนักเรียนเพื่อการศึกษาด้วยตนเองการพัฒนาตนเองการพัฒนาตนเองการศึกษาด้วยตนเองการตระหนักรู้ในตนเอง
• ทำงานในสภาพแวดล้อมโทรคมนาคมที่ทันสมัย ​​ให้การจัดการการไหลของข้อมูล

ดังนั้นการสื่อสารโทรคมนาคมด้วยคอมพิวเตอร์จึงไม่ได้เป็นเพียงเครื่องมือการสอนที่ทรงพลังที่ช่วยให้คุณสามารถสอนวิธีทำงานกับข้อมูลได้ แต่ในทางกลับกัน การสื่อสารโทรคมนาคมด้วยคอมพิวเตอร์เป็นสภาพแวดล้อมพิเศษสำหรับผู้คนในการสื่อสารระหว่างกัน ซึ่งเป็นสภาพแวดล้อมสำหรับการโต้ตอบแบบโต้ตอบระหว่างตัวแทน ระดับชาติ อายุ อาชีพ และกลุ่มอื่น ๆ ผู้ใช้โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของพวกเขา
น่าเสียดายที่วิธีการที่มีอยู่มากมายในการใช้เทคโนโลยีโทรคมนาคมอย่างมีประสิทธิภาพในกระบวนการสอนเด็กนักเรียนยังไม่ได้ใช้อย่างเต็มที่โดยครู ครูสมัยใหม่นอกเหนือจากความสามารถในการทำงานกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ล่าสุดควรมีแนวคิดเกี่ยวกับวิธีที่เป็นไปได้ในการใช้งานในกระบวนการศึกษา ประสบการณ์การเรียนรู้ภาคทฤษฎีและภาคปฏิบัติของครูในวิธีการต่างๆ ในการใช้เทคโนโลยีโทรคมนาคมในกระบวนการเรียนรู้ อาจเป็นพื้นฐานในการเพิ่มประสิทธิภาพและคุณภาพของการศึกษา เพื่อการฝึกฝนและพัฒนาทักษะทางวิชาชีพต่อไป

ระบบการรับส่งข้อมูลที่ทันสมัย ​​- เครือข่ายคอมพิวเตอร์϶ จำนวนสมาชิกทั้งหมดของเครือข่ายคอมพิวเตอร์เรียกว่าเครือข่ายสมาชิก สิ่งอำนวยความสะดวกด้านการสื่อสารและการส่งข้อมูลสร้างเครือข่ายการรับส่งข้อมูล (รูปที่ 2.1)

ข้าว. 2.1 - บล็อกไดอะแกรมของเครือข่ายคอมพิวเตอร์

เครือข่ายการรับส่งข้อมูลประกอบด้วยโหนดสวิตชิ่งที่กระจายตัวตามภูมิศาสตร์จำนวนมากที่เชื่อมต่อถึงกัน และกับสมาชิกเครือข่ายโดยใช้ช่องทางการสื่อสารที่หลากหลาย

โหนดสวิตชิ่งคือความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ที่ให้การสลับแชนเนล ข้อความ หรือแพ็กเก็ต ในกรณีนี้ คำว่า "การสลับ" หมายถึงขั้นตอนการกระจายข้อมูล ซึ่งสตรีมข้อมูลที่มาถึงโหนดผ่านช่องทางการสื่อสารหนึ่งช่องจะถูกส่งจากโหนดผ่านช่องทางการสื่อสารอื่น โดยคำนึงถึงเส้นทางการส่งข้อมูลที่ต้องการ

ฮับในเครือข่ายการรับส่งข้อมูลคืออุปกรณ์ที่รวมโหลดของช่องสัญญาณการรับส่งข้อมูลหลายช่องสำหรับการส่งต่อไปผ่านช่องสัญญาณที่มีจำนวนน้อยกว่า การใช้ฮับช่วยลดค่าใช้จ่ายในการจัดช่องทางการสื่อสารที่ให้การเชื่อมต่อของสมาชิกกับเครือข่ายการรับส่งข้อมูล

ช่องทางการสื่อสารคือชุดของวิธีการทางเทคนิคและสื่อเผยแพร่ที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการส่งข้อความประเภทใดก็ได้จากแหล่งที่มาไปยังผู้รับโดยใช้สัญญาณโทรคมนาคม

โครงสร้างของเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นบนหลักการจัดระเบียบการแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านโหนดสวิตชิ่งของเครือข่ายการรับส่งข้อมูลถือว่าสมาชิกเครือข่ายไม่มีช่องทางการสื่อสารโดยตรง (เฉพาะ) ระหว่างกัน แต่เชื่อมต่อกับโหนดสวิตชิ่งที่ใกล้ที่สุด และผ่านมัน (และโหนดกลางอื่น ๆ ) กับสมาชิกรายอื่นของเครือข่ายคอมพิวเตอร์นี้หรือแม้แต่เครือข่ายอื่น

ข้อดีของการสร้างเครือข่ายคอมพิวเตอร์โดยใช้โหนดสวิตชิ่งของเครือข่ายการรับส่งข้อมูลคือการลดจำนวนช่องสัญญาณการสื่อสารทั้งหมดและความยาวลงอย่างมากเนื่องจากไม่มีการจัดช่องสัญญาณโดยตรงระหว่างสมาชิกเครือข่ายที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ การใช้แบนด์วิดท์ของช่องทางการสื่อสารในระดับสูงเนื่องจากการใช้ช่องทางเดียวกันในการถ่ายโอนข้อมูลประเภทต่าง ๆ ระหว่างสมาชิกเครือข่าย ความสามารถในการรวมโซลูชันทางเทคนิคสำหรับการแลกเปลี่ยนซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์สำหรับสมาชิกเครือข่ายต่างๆ รวมถึงการสร้างโหนดบริการแบบรวมที่สามารถสลับกระแสข้อมูลที่มีสัญญาณข้อมูล เสียง โทรสาร และวิดีโอ

ปัจจุบัน เครือข่ายการรับส่งข้อมูลใช้วิธีสวิตชิ่งสามวิธี ได้แก่ การสลับวงจร การสลับข้อความ และการสลับแพ็กเก็ต

เมื่อสลับช่องสัญญาณ การเชื่อมต่อโดยตรงจะถูกสร้างขึ้นในเครือข่ายโดยการสร้างช่องสัญญาณการรับส่งข้อมูลแบบ end-to-end (โดยไม่มีการสะสมข้อมูลระหว่างการส่ง) ความหมายทางกายภาพของการสลับช่องสัญญาณ อันที่จริง ก่อนเริ่มการส่งข้อมูลในเครือข่ายผ่านโหนดสวิตชิ่ง การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดยตรงจะถูกสร้างขึ้นระหว่างสมาชิกที่ส่งและผู้รับข้อความ การเชื่อมต่อดังกล่าวสร้างขึ้นโดยการส่งข้อความการโทรพิเศษโดยผู้ส่ง "มีหมายเลข (ที่อยู่) ของสมาชิกที่เรียก" และเมื่อผ่านเครือข่ายจะใช้ช่องทางการสื่อสารตลอดเส้นทางของการส่งข้อความที่ตามมา เห็นได้ชัดว่าเมื่อเปลี่ยนช่องสัญญาณ ส่วนประกอบทั้งหมดของช่องทางการสื่อสารแบบ end-to-end ที่สร้างขึ้นจะต้องว่าง ในกรณีที่ส่วนใด ๆ ของเครือข่ายไม่สามารถรับประกันเส้นทางการโทรได้ (เช่น no ช่องฟรีระหว่างโหนดการสลับที่ประกอบเป็นเส้นทางการส่งข้อความ) จากนั้น ผู้โทรได้รับการปฏิเสธที่จะสร้างการเชื่อมต่อและการโทรของเขาถือว่าหายไปสำหรับเครือข่าย ในการส่งข้อความผู้ส่งจะต้องโทรซ้ำ

หลังจากสร้างการเชื่อมต่อแล้ว ผู้ส่งจะได้รับข้อความว่าเขาสามารถเริ่มการถ่ายโอนข้อมูลได้ คุณสมบัติพื้นฐานของการสลับช่องสัญญาณคือทุกช่องสัญญาณที่ถูกครอบครองเมื่อสร้างการเชื่อมต่อจะใช้ในกระบวนการถ่ายโอนข้อมูลพร้อมกันและจะถูกปล่อยหลังจากการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างสมาชิกเสร็จสมบูรณ์เท่านั้น ตัวอย่างทั่วไปของเครือข่ายสลับวงจรคือเครือข่ายโทรศัพท์

เมื่อมีการเปลี่ยนข้อความ ข้อความจะได้รับและสะสมในโหนดการสลับ จากนั้นจึงดำเนินการส่งต่อไป คำจำกัดความนี้แสดงถึงความแตกต่างหลักระหว่างการสลับข้อความและการสลับวงจร โดยพื้นฐานแล้ว ĸซุลᴏᴇ ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อมีการสลับข้อความ ข้อความจะถูกเก็บไว้ระดับกลางในโหนดการสลับและประมวลผล (คำจำกัดความของลำดับความสำคัญของข้อความ การคูณสำหรับมัลติคาสต์ การบันทึกข้อความและการเก็บถาวร ฯลฯ .) ในการประมวลผลข้อความ จะต้องมีรูปแบบที่ยอมรับในเครือข่าย นั่นคือการจัดเรียงองค์ประกอบข้อความแต่ละรายการแบบเดียวกัน ข้อความจากผู้สมัครสมาชิกไปที่โหนดการสลับเครือข่ายที่ผู้สมัครสมาชิกเชื่อมต่ออยู่ก่อน นอกจากนี้ โหนดจะประมวลผลข้อความและกำหนดทิศทางของการส่งต่อไป โดยคำนึงถึงที่อยู่ด้วย หากทุกช่องในทิศทางการส่งที่เลือกไม่ว่าง ข้อความจะรออยู่ในคิวสักครู่เมื่อปล่อยช่องที่ต้องการ หลังจากที่ข้อความไปถึงโหนดเครือข่ายที่เชื่อมต่อผู้รับบริการแล้ว ข้อความจะถูกส่งถึงเขาโดยสมบูรณ์ผ่านช่องทางการสื่อสารระหว่างโหนดนี้และผู้สมัครสมาชิก Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ ข้อความขณะส่งผ่านเครือข่ายในเวลาใดก็ตามใช้ช่องทางการสื่อสารเพียงช่องทางเดียว

การสลับแพ็คเก็ตถูกกำหนดให้เป็นประเภทของการสลับข้อความซึ่งข้อความจะถูกแบ่งออกเป็นส่วน ๆ ที่เรียกว่าแพ็กเก็ตและส่งรับและสะสมเป็นแพ็กเก็ตข้อมูลดังกล่าว

แพ็กเก็ตเหล่านี้มีหมายเลขและระบุที่อยู่ ซึ่งช่วยให้สามารถส่งผ่านเครือข่ายได้พร้อมกันและเป็นอิสระจากกัน

บริษัทสมัยใหม่เกือบทุกแห่งจำเป็นต้องปรับปรุงประสิทธิภาพของเครือข่ายและเทคโนโลยีระบบคอมพิวเตอร์ ข้อกำหนดเบื้องต้นประการหนึ่งสำหรับสิ่งนี้คือการถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเซิร์ฟเวอร์ ที่เก็บข้อมูล แอปพลิเคชัน และผู้ใช้อย่างราบรื่น เป็นวิธีการส่งข้อมูลในระบบสารสนเทศที่มักจะกลายเป็นปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพ ซึ่งลบล้างข้อดีทั้งหมดของเซิร์ฟเวอร์และระบบจัดเก็บข้อมูลที่ทันสมัย นักพัฒนาและผู้ดูแลระบบพยายามขจัดปัญหาคอขวดที่ชัดเจนที่สุด แม้ว่าพวกเขาจะรู้ว่าเมื่อคอขวดถูกลบออกจากส่วนหนึ่งของระบบแล้ว ก็เกิดขึ้นในอีกส่วนหนึ่ง

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ปัญหาคอขวดได้เกิดขึ้นอย่างเด่นชัดบนเซิร์ฟเวอร์ แต่เมื่อเซิร์ฟเวอร์มีการพัฒนาในลักษณะการทำงานและเทคโนโลยี พวกเขาก็เริ่มโยกย้ายไปยังเครือข่ายและระบบจัดเก็บข้อมูลในเครือข่าย เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีการสร้างอาร์เรย์จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่มาก ซึ่งนำปัญหาคอขวดกลับมาที่เครือข่าย การเติบโตของข้อมูลและการรวมศูนย์ ตลอดจนข้อกำหนดแบนด์วิดท์ของแอปพลิเคชันรุ่นต่อไป มักใช้แบนด์วิดท์ที่มีอยู่ทั้งหมด

เมื่อผู้จัดการบริการข้อมูลต้องเผชิญกับงานสร้างใหม่หรือขยายระบบประมวลผลข้อมูลที่มีอยู่ คำถามที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งสำหรับเขาคือการเลือกเทคโนโลยีการส่งข้อมูล ปัญหานี้ไม่เพียงแต่รวมถึงทางเลือกของเทคโนโลยีเครือข่ายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรโตคอลสำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ โซลูชัน Storage Area Network (SAN) ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด ได้แก่ Fibre Channel, Ethernet และ InfiniBand

เทคโนโลยีอีเธอร์เน็ต

วันนี้เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตเป็นผู้นำในภาค LAN ที่มีประสิทธิภาพสูง ธุรกิจต่างๆ ทั่วโลกกำลังลงทุนในสายเคเบิลและอุปกรณ์อีเทอร์เน็ต และการฝึกอบรมพนักงาน การใช้เทคโนโลยีนี้อย่างแพร่หลายทำให้สามารถรักษา ราคาต่ำในตลาด และค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเครือข่ายรุ่นใหม่แต่ละรุ่นมีแนวโน้มลดลง ปริมาณการรับส่งข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในเครือข่ายสมัยใหม่ทำให้ผู้ประกอบการ ผู้ดูแลระบบ และสถาปนิก เครือข่ายองค์กรมองหาเทคโนโลยีเครือข่ายที่เร็วขึ้นเพื่อแก้ปัญหาการขาดแคลนแบนด์วิดท์ เพิ่มในครอบครัว มาตรฐานอีเธอร์เน็ต 10-Gigabit Ethernet ช่วยให้แอปพลิเคชัน LAN ใหม่ได้รับการสนับสนุน

เปิดตัวเมื่อกว่าหนึ่งในสี่ของศตวรรษที่ผ่านมา เทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตได้ครอบงำเครือข่ายท้องถิ่นในไม่ช้า เนื่องจากความง่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษา ความน่าเชื่อถือ และต้นทุนในการใช้งานต่ำ ความนิยมจึงเพิ่มขึ้นอย่างมากจนทุกวันนี้เราสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าการรับส่งข้อมูลบนอินเทอร์เน็ตเกือบทั้งหมดเริ่มต้นและสิ้นสุดในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต มาตรฐาน IEEE 802.3ae 10-Gigabit Ethernet ซึ่งได้รับการอนุมัติในเดือนมิถุนายน 2545 ถือเป็นจุดเปลี่ยนในการพัฒนาเทคโนโลยีนี้ ด้วยการเปิดตัวนี้ อีเธอร์เน็ตกำลังขยายไปสู่เครือข่ายมหานคร (MAN) และเครือข่ายบริเวณกว้าง (WAN)

มีปัจจัยทางการตลาดหลายประการที่นักวิเคราะห์อุตสาหกรรมกล่าวว่ากำลังขับเคลื่อนเทคโนโลยี 10-Gigabit Ethernet ให้ก้าวไปข้างหน้า ในการพัฒนาเทคโนโลยีเครือข่าย การเกิดขึ้นของพันธมิตรของบริษัทพัฒนาได้กลายเป็นแบบดั้งเดิมไปแล้ว ซึ่งงานหลักคือการส่งเสริมเครือข่ายใหม่ 10-Gigabit Ethernet ก็ไม่มีข้อยกเว้น ที่มาของเทคโนโลยีนี้คือ 10-Gigabit Ethernet Alliance (10 GEA) ซึ่งรวมถึงบริษัทยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรมเช่น 3Com, Cisco, Nortel, Intel, Sun และบริษัทอื่นๆ (มากกว่าหนึ่งร้อย) แห่ง ในขณะที่ Fast Ethernet หรือ Gigabit Ethernet เวอร์ชันก่อนหน้านั้น นักพัฒนาได้ยืมองค์ประกอบบางอย่างของเทคโนโลยีอื่นๆ มาใช้ ข้อกำหนดของมาตรฐานใหม่นั้นถูกสร้างขึ้นมาตั้งแต่ต้น นอกจากนี้ โครงการ 10 กิกะบิตอีเทอร์เน็ตยังมุ่งเน้นไปที่เครือข่ายการขนส่งขนาดใหญ่และแกนหลัก เช่น ทั่วทั้งเมือง ในขณะที่แม้แต่กิกะบิตอีเทอร์เน็ตก็ได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ในเครือข่ายท้องถิ่นโดยเฉพาะ

มาตรฐานอีเทอร์เน็ต 10-Gigabit ให้การส่งข้อมูลสตรีมด้วยความเร็วสูงถึง 10 Gbps ผ่านสายเคเบิลออปติคัลเดี่ยวและมัลติโหมด ระยะทางอาจอยู่ระหว่าง 65 ม. ถึง 40 กม. ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสื่อส่ง มาตรฐานใหม่ควรจะเป็นไปตามข้อกำหนดทางเทคนิคขั้นพื้นฐานดังต่อไปนี้:

• การแลกเปลี่ยนข้อมูลแบบสองทิศทางในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ในเครือข่ายแบบจุดต่อจุด
• รองรับอัตราการถ่ายโอนข้อมูล 10 Gbps ที่ระดับ MAC;
• ข้อกำหนดของฟิสิคัลเลเยอร์ LAN PHY สำหรับเชื่อมต่อกับเครือข่ายท้องถิ่นทำงานที่เลเยอร์ MAC ด้วยอัตราการถ่ายโอนข้อมูล 10 Gbit / s
• ข้อกำหนด WAN PHY สำหรับการเชื่อมต่อ SONET / SDH ทำงานที่เลเยอร์ MAC ด้วยอัตราข้อมูลที่สอดคล้องกับมาตรฐาน OC-192
• กำหนดกลไกการปรับอัตราข้อมูลของเลเยอร์ MAC กับอัตราข้อมูลของ WAN PHY
• รองรับสายไฟเบอร์ออปติกสองประเภท - โหมดเดียว (SMF) และมัลติโหมด (MMF);
• XGMII * ข้อกำหนดอินเทอร์เฟซสื่ออิสระ;
• เข้ากันได้กับ เวอร์ชันก่อนหน้าอีเทอร์เน็ต (บันทึกรูปแบบแพ็คเก็ต ขนาด ฯลฯ)

* XG ในที่นี้ย่อมาจาก 10 Gigabit และ MII ย่อมาจาก Media Independent Interface

โปรดจำไว้ว่ามาตรฐานอีเทอร์เน็ต 10/100 กำหนดสองโหมด: ฮาล์ฟดูเพล็กซ์และฟูลดูเพล็กซ์ ฮาล์ฟดูเพล็กซ์ในเวอร์ชันคลาสสิกใช้สำหรับสื่อการส่งข้อมูลที่ใช้ร่วมกันและโปรโตคอล CSMA / CD (Carrier-Sense Multiple Access / Collision Detection) ข้อเสียเปรียบหลักของโหมดนี้คือการสูญเสียประสิทธิภาพด้วยการเพิ่มจำนวนสถานีปฏิบัติการพร้อมกันและการจำกัดระยะทางที่เกี่ยวข้องกับความยาวแพ็กเก็ตขั้นต่ำ (64 ไบต์) กิกะบิตอีเทอร์เน็ตใช้เทคนิคการขยายผู้ให้บริการเพื่อให้ความยาวแพ็กเก็ตเหลือน้อยที่สุด ซึ่งจะขยายเป็น 512 ไบต์ เนื่องจาก 10-Gigabit Ethernet มุ่งเน้นไปที่แบ็คโบนแบบจุดต่อจุด ฮาล์ฟดูเพล็กซ์จึงไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนด ดังนั้น ในกรณีนี้ ความยาวของช่องสัญญาณจะถูกจำกัดโดยลักษณะของสื่อทางกายภาพที่ใช้โดยอุปกรณ์ส่ง/รับสัญญาณ กำลังสัญญาณ และวิธีการมอดูเลตเท่านั้น สามารถจัดเตรียมโทโพโลยีที่ต้องการได้ เช่น การใช้สวิตช์ การส่งแบบฟูลดูเพล็กซ์ยังช่วยให้สามารถรักษาขนาดต่อเนื่องขั้นต่ำ 64 ไบต์โดยไม่ต้องใช้เทคนิคการต่อขยายแบบพาหะ

ตามแบบจำลองอ้างอิงสำหรับการเชื่อมต่อโครงข่ายระบบเปิด (OSI) เทคโนโลยีเครือข่ายถูกกำหนดโดยสองชั้นที่ต่ำกว่า: ทางกายภาพ (เลเยอร์ 1 ทางกายภาพ) และช่องสัญญาณ (เลเยอร์ 2 ดาต้าลิงค์) ในรูปแบบนี้ เลเยอร์ของอุปกรณ์ทางกายภาพ อีเธอร์เน็ต (PHY) สอดคล้องกับเลเยอร์ 1 และเลเยอร์ของการควบคุมการเข้าถึงสื่อ (MAC) - เลเยอร์ 2 ในทางกลับกัน แต่ละเลเยอร์เหล่านี้ ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่กำลังดำเนินการ สามารถมีหลายเลเยอร์ได้ ชั้นย่อย

เลเยอร์ MAC (Media Access Control) ให้การเชื่อมต่อแบบลอจิคัลระหว่างไคลเอ็นต์ MAC ของเวิร์กสเตชันแบบเพียร์ทูเพียร์ (เพียร์ทูเพียร์) หน้าที่หลักของมันคือการเริ่มต้น จัดการ และบำรุงรักษาการเชื่อมต่อแบบเพียร์ทูเพียร์ เห็นได้ชัดว่าอัตราการถ่ายโอนข้อมูลปกติจากเลเยอร์ MAC ไปยัง PHY สำหรับ 10 Gigabit Ethernet คือ 10 Gbps อย่างไรก็ตาม เลเยอร์ WAN PHY จำเป็นต้องถ่ายโอนข้อมูลในอัตราที่ต่ำกว่าเล็กน้อยเพื่อรองรับเครือข่าย SONET OC-192 สิ่งนี้ทำได้โดยใช้กลไกสำหรับการปรับแบบไดนามิกของช่วงเวลาระหว่างเฟรม ซึ่งให้การเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้า

เลเยอร์ย่อยการกระทบยอด (รูปที่ 1) เป็นอินเทอร์เฟซระหว่างสตรีมข้อมูลอนุกรมของเลเยอร์ MAC และสตรีมคู่ขนานของเลเยอร์ย่อย XGMII มันจับคู่ octets ของข้อมูลเลเยอร์ MAC กับเส้นทาง XGMII แบบขนาน XGMII เป็นอินเทอร์เฟซอิสระ 10 กิกะบิตสำหรับสภาพแวดล้อม หน้าที่หลักคือการจัดเตรียมอินเทอร์เฟซที่ใช้งานง่ายระหว่างลิงก์และเลเยอร์ทางกายภาพ มันแยกเลเยอร์ลิงค์ออกจากลักษณะเฉพาะของฟิสิคัล และด้วยเหตุนี้จึงทำให้เลเยอร์แรกทำงานในระดับตรรกะเดียวด้วยการใช้งานที่แตกต่างกันของอันหลัง XGMII ประกอบด้วยช่องสัญญาณรับและส่งสัญญาณอิสระสองช่อง โดยแต่ละช่องมีข้อมูล 32 บิตบนเส้นทาง 8 บิตสี่เส้นทาง

ข้าว. 1. เลเยอร์ 10 กิกะบิตอีเทอร์เน็ต

ส่วนถัดไปของสแต็กโปรโตคอลเกี่ยวข้องกับฟิสิคัลเลเยอร์ของ 10 Gigabit Ethernet สถาปัตยกรรมอีเทอร์เน็ตแบ่งฟิสิคัลเลเยอร์ออกเป็นสามเลเยอร์ย่อย Physical Coding Sublayer (PCS) เข้ารหัส / ถอดรหัสสตรีมข้อมูลที่มาจากและไปยังชั้นลิงก์ เลเยอร์ย่อย Physical Media Attachment (PMA) เป็นตัวแปลงแบบขนานเป็นอนุกรม (ไปข้างหน้าและย้อนกลับ) มันทำการแปลงกลุ่มของรหัสเป็นบิตสตรีมสำหรับการส่งเชิงบิตแบบอนุกรมและการแปลงผกผัน เลเยอร์ย่อยเดียวกันให้การซิงโครไนซ์ส่ง / รับ เลเยอร์ย่อยขึ้นอยู่กับสื่อทางกายภาพ (PMD) มีหน้าที่ในการส่งสัญญาณในสื่อทางกายภาพที่กำหนด ฟังก์ชันทั่วไปของระดับย่อยนี้คือการสร้างสัญญาณและการขยายสัญญาณ การมอดูเลต PMD ที่แตกต่างกันรองรับสื่อทางกายภาพที่แตกต่างกัน ในทางกลับกัน Media Dependent Interface (MDI) จะกำหนดประเภทตัวเชื่อมต่อสำหรับสื่อทางกายภาพและอุปกรณ์ PMD ที่แตกต่างกัน

เทคโนโลยี 10-Gigabit Ethernet มอบต้นทุนการเป็นเจ้าของที่ต่ำเมื่อเทียบกับทางเลือกอื่น ซึ่งรวมถึงค่าใช้จ่ายในการจัดหาและบำรุงรักษา เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานอีเทอร์เน็ตที่มีอยู่ของลูกค้าสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ 10 กิกะบิตอีเทอร์เน็ตยังดึงดูดผู้ดูแลระบบที่มีองค์กรการจัดการที่คุ้นเคยและความสามารถในการใช้ประโยชน์จากบทเรียนที่เรียนรู้ในขณะที่ใช้ประโยชน์จากกระบวนการ โปรโตคอล และการควบคุมที่ปรับใช้แล้วในโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ ควรระลึกไว้ว่ามาตรฐานนี้ให้ความยืดหยุ่นในการออกแบบการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์ สวิตช์ และเราเตอร์ ดังนั้นเทคโนโลยีอีเทอร์เน็ตจึงมีประโยชน์หลักสามประการ:

• สะดวกในการใช้,
• ปริมาณงานสูง,
• ราคาถูก.

นอกจากนี้ยังง่ายกว่าเทคโนโลยีอื่น ๆ เนื่องจากช่วยให้คุณสามารถเชื่อมโยงเครือข่ายที่อยู่ในที่ต่างๆ เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายเดียว แบนด์วิดท์อีเทอร์เน็ตสามารถปรับขยายได้ทีละ 1 ถึง 10 Gbps เพื่อให้ใช้ความจุของเครือข่ายได้ดียิ่งขึ้น สุดท้าย อุปกรณ์อีเทอร์เน็ตโดยทั่วไปจะคุ้มค่ากว่าอุปกรณ์โทรคมนาคมแบบเดิม

เพื่อแสดงความสามารถของเทคโนโลยี เราจะยกตัวอย่างหนึ่งตัวอย่าง การใช้เครือข่ายอีเทอร์เน็ต 10-Gigabit ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานในโครงการ Japanese Data Reservoir (http://data-reservoir.adm.su-tokyo.ac.jp) ได้ส่งข้อมูลจากโตเกียวไปยัง Elementary Physics Research Center ในเจนีวา . อนุภาค CERN สายข้อมูลข้าม 17 โซนเวลาและยาว 11,495 ไมล์ (18,495 กม.) สาย 10 กิกะบิตอีเทอร์เน็ตเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ในโตเกียวและเจนีวาโดยเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายท้องถิ่นเดียวกัน เครือข่ายใช้อุปกรณ์ออปติคัลและสวิตช์อีเทอร์เน็ตจาก Cisco Systems, Foundry Networks และ Nortel Networks

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อีเธอร์เน็ตยังถูกใช้อย่างกว้างขวางโดยผู้ให้บริการโทรคมนาคม เพื่อเชื่อมต่อวัตถุต่างๆ ภายในเมือง แต่อีเทอร์เน็ตสามารถขยายออกไปได้ไกลกว่านั้น ครอบคลุมทั่วทั้งทวีป

ไฟเบอร์แชนเนล

เทคโนโลยี Fibre Channel ทำให้สามารถเปลี่ยนสถาปัตยกรรมของเครือข่ายคอมพิวเตอร์โดยพื้นฐานสำหรับองค์กรขนาดใหญ่ใดๆ ความจริงก็คือมันเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการนำระบบจัดเก็บข้อมูล SAN แบบรวมศูนย์มาใช้ โดยที่ดิสก์และเทปไดรฟ์จะตั้งอยู่ในเครือข่ายที่แยกจากกัน ซึ่งรวมถึงพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่ค่อนข้างห่างไกลจากเซิร์ฟเวอร์หลักขององค์กร ไฟเบอร์แชนเนลเป็นมาตรฐานลิงค์อนุกรมที่ออกแบบมาสำหรับการสื่อสารความเร็วสูงระหว่างเซิร์ฟเวอร์ ที่เก็บข้อมูล เวิร์กสเตชัน ฮับและสวิตช์ โปรดทราบว่าอินเทอร์เฟซนี้เกือบจะเป็นสากล ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับเชื่อมต่อไดรฟ์แต่ละตัวและการจัดเก็บข้อมูลเท่านั้น

เมื่อเครือข่ายแรกดูเหมือนว่าจะนำคอมพิวเตอร์มารวมกันเพื่อการทำงานร่วมกัน การนำทรัพยากรเข้ามาใกล้กลุ่มงานจะสะดวกและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ดังนั้น ในความพยายามที่จะลดภาระของเครือข่าย สื่อจัดเก็บข้อมูลจึงถูกแบ่งเท่าๆ กันในเซิร์ฟเวอร์และเดสก์ท็อปหลายเครื่อง มีสองช่องทางการรับส่งข้อมูลพร้อมกันในเครือข่าย: ตัวเครือข่ายเองซึ่งมีการแลกเปลี่ยนระหว่างไคลเอนต์และเซิร์ฟเวอร์และช่องทางที่ข้อมูลถูกแลกเปลี่ยนระหว่าง ระบบบัสคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล นี่อาจเป็นลิงค์ระหว่างคอนโทรลเลอร์และฮาร์ดไดรฟ์ หรือระหว่างคอนโทรลเลอร์ RAID และดิสก์อาเรย์ภายนอก

การแยกช่องสัญญาณนี้ส่วนใหญ่เกิดจากข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับการถ่ายโอนข้อมูล ในเครือข่าย สิ่งแรกคือการส่งข้อมูลที่จำเป็นไปยังลูกค้าหนึ่งรายจากข้อมูลที่เป็นไปได้มากมาย ซึ่งจำเป็นต้องสร้างกลไกการกำหนดที่อยู่บางอย่างและซับซ้อนมาก นอกจากนี้ ช่องสัญญาณเครือข่ายต้องการระยะทางที่ไกล ดังนั้นจึงต้องการการเชื่อมต่อแบบอนุกรมสำหรับการส่งข้อมูล แต่ช่องทางการจัดเก็บข้อมูลนั้นทำงานง่ายมาก ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่รู้จักก่อนหน้านี้ได้ สิ่งเดียวที่เขาต้องการคือทำมันให้เร็วที่สุด ระยะทางมักจะสั้นที่นี่

อย่างไรก็ตาม เครือข่ายในปัจจุบันต้องเผชิญกับความท้าทายในการประมวลผลข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ แอปพลิเคชั่นสร้างภาพมัลติมีเดียความเร็วสูงต้องการความเร็ว I / O ที่สูงกว่าที่เคยเป็นมา องค์กรต่างๆ ถูกบังคับให้จัดเก็บข้อมูลออนไลน์มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลภายนอกมากขึ้น ความจำเป็นในการคัดลอกข้อมูลจำนวนมากอย่างมีประกันจำเป็นต้องแยกอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสำรองออกจากเซิร์ฟเวอร์การประมวลผลในระยะห่างที่มากขึ้น ในบางกรณี ปรากฎว่าการรวมเซิร์ฟเวอร์และทรัพยากรหน่วยเก็บข้อมูลเป็นพูลเดียวสำหรับศูนย์ข้อมูลโดยใช้ Fibre Channel นั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ชุดมาตรฐานของ Ethernet บวก SCSI

สถาบัน ANSI ได้จดทะเบียนคณะทำงานเพื่อพัฒนาวิธีการแลกเปลี่ยนข้อมูลความเร็วสูงระหว่างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ เวิร์กสเตชัน พีซี อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล และอุปกรณ์แสดงผลในปี 1988 และในปี 1992 บริษัทคอมพิวเตอร์รายใหญ่ที่สุดสามแห่งคือ IBM (http:/ /www.ibm.com ), Sun Microsystems (http://www.sun.com) และ HP (http://www.hp.com) ได้จัดตั้ง Fibre Channel Systems Initiative (FSCI) ซึ่งได้รับมอบหมายให้พัฒนาวิธีการที่รวดเร็ว การถ่ายโอนข้อมูลดิจิตอล ... กลุ่มได้พัฒนาข้อกำหนดเบื้องต้น - โปรไฟล์จำนวนหนึ่ง เนื่องจากสายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะกลายเป็นสื่อทางกายภาพสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล คำว่าไฟเบอร์จึงปรากฏขึ้นในชื่อของเทคโนโลยี อย่างไรก็ตาม ไม่กี่ปีต่อมา ความสามารถในการใช้สายทองแดงถูกเพิ่มเข้าไปในคำแนะนำที่เกี่ยวข้อง จากนั้นคณะกรรมการไอเอสโอ (องค์การมาตรฐานสากล) ได้เสนอให้แทนที่การสะกดคำภาษาอังกฤษของไฟเบอร์ด้วยเส้นใยภาษาฝรั่งเศส เพื่อลดการเชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมไฟเบอร์ออปติกโดยที่ยังคงรักษาการสะกดคำดั้งเดิมไว้เกือบทั้งหมด เมื่องานเบื้องต้นเกี่ยวกับโปรไฟล์เสร็จเรียบร้อยแล้ว ให้ดำเนินการสนับสนุนและพัฒนาต่อไป เทคโนโลยีใหม่ถูกครอบครองโดย Fibre Channel Association (FCA) ซึ่งกลายเป็นสมาชิกองค์กรของคณะกรรมการ ANSI นอกจาก FCA แล้ว องค์กรอิสระ กลุ่มทำงาน FCLC (ชุมชน Fiber Channel Loop) ซึ่งเริ่มส่งเสริมหนึ่งในตัวแปรของเทคโนโลยี Fibre Channel - FC-AL (Fiber Channel Arbitrated Loop) ปัจจุบัน FCIA (Fiber Channel Industry Association, http://www.fibrechannel.org) ได้เข้าควบคุมงานประสานงานทั้งหมดเพื่อส่งเสริมเทคโนโลยี Fibre Channel ในปี 1994 มาตรฐาน FC-PH (การเชื่อมต่อทางกายภาพและโปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูล) ได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการ ANSI T11 และได้รับการกำหนด X3.203-1994

เทคโนโลยี Fibre Channel มีข้อดีหลายประการที่ทำให้มาตรฐานนี้สะดวกสำหรับการจัดการการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างกลุ่มของคอมพิวเตอร์ เช่นเดียวกับเมื่อใช้เป็นส่วนต่อประสานกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ ในเครือข่ายท้องถิ่นและเมื่อเลือกวิธีการเข้าถึง WAN ข้อดีอย่างหนึ่งของเทคโนโลยีนี้คืออัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูง

FC-AL เป็นเพียงหนึ่งในสามโทโพโลยีแบบ Fibre Channel ที่เป็นไปได้ซึ่งใช้ในการจัดเก็บโดยเฉพาะ นอกจากนี้ยังสามารถใช้โทโพโลยีแบบจุดต่อจุดและโทโพโลยีแบบดาวตามสวิตช์และฮับได้ เครือข่ายที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของสวิตช์ที่เชื่อมต่อหลายโหนด (รูปที่ 2) เรียกว่าแฟบริกในคำศัพท์ Fibre Channel

ข้าว. 2. โรงงานตาม Fibre Channel

สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์แบบ Hot-swap ได้สูงสุด 126 เครื่องกับลูป FC-AL เมื่อใช้สายโคแอกเซียล ระยะห่างระหว่างกันอาจสูงถึง 30 ม. ในขณะที่ในกรณีของสายไฟเบอร์ออปติก จะเพิ่มเป็น 10 กม. เทคโนโลยีนี้ใช้เทคนิคง่ายๆ ในการย้ายข้อมูลจากบัฟเฟอร์ของตัวส่งไปยังบัฟเฟอร์ตัวรับ โดยสามารถควบคุมการทำงานนี้ได้อย่างเต็มที่และมีเพียงการดำเนินการนี้เท่านั้น สำหรับ FC-AL นั้นไม่สำคัญเลยว่าจะประมวลผลข้อมูลอย่างไรโดยแต่ละโปรโตคอลก่อนและหลังวางลงในบัฟเฟอร์ ดังนั้นประเภทของข้อมูลที่ส่ง (คำสั่ง แพ็กเก็ต หรือเฟรม) จึงไม่มีความสำคัญ

โมเดลสถาปัตยกรรม Fibre Channel อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับพารามิเตอร์การเชื่อมต่อและโปรโตคอลการสื่อสารระหว่างแต่ละโหนด โมเดลนี้สามารถแสดงเป็นชั้นการทำงานห้าชั้นที่กำหนดอินเทอร์เฟซทางกายภาพ โปรโตคอลการส่ง โปรโตคอลการส่งสัญญาณ ขั้นตอนทั่วไป และโปรโตคอลการแสดงผล การกำหนดหมายเลขเริ่มจากระดับฮาร์ดแวร์ต่ำสุด FC-0 ซึ่งรับผิดชอบพารามิเตอร์ของการเชื่อมต่อทางกายภาพ ไปจนถึงซอฟต์แวร์ระดับบนสุด FC-4 ซึ่งโต้ตอบกับแอปพลิเคชันมากขึ้น ระดับสูง... โปรโตคอลการแสดงผลให้การสื่อสารกับอินเทอร์เฟซ I / O (SCSI, IPI, HIPPI, ESCON) และโปรโตคอลเครือข่าย (802.2, IP) ในกรณีนี้ สามารถใช้โปรโตคอลที่รองรับทั้งหมดพร้อมกันได้ ตัวอย่างเช่น อินเทอร์เฟซ FC-AL ซึ่งทำงานร่วมกับโปรโตคอล IP และ SCSI เหมาะสำหรับทั้งการแลกเปลี่ยนระหว่างระบบกับระบบและระหว่างระบบกับอุปกรณ์ต่อพ่วง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการเพิ่มตัวควบคุม I/O ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนในการเดินสายได้อย่างมาก และแน่นอนค่าใช้จ่ายโดยรวม

เนื่องจาก Fibre Channel เป็นโปรโตคอลระดับต่ำที่ไม่มีคำสั่ง I/O การสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกและคอมพิวเตอร์จึงมีให้โดยโปรโตคอลระดับสูงกว่า เช่น SCSI และ IP ซึ่ง FC-PH ทำหน้าที่เป็นตัวขนส่ง โปรโตคอลเครือข่ายและ I / O (เช่นคำสั่ง SCSI) จะถูกแปลงเป็นเฟรม FC-PH และส่งไปยังปลายทาง อุปกรณ์ใดๆ (คอมพิวเตอร์ เซิร์ฟเวอร์ เครื่องพิมพ์ ที่เก็บข้อมูล) ที่สามารถสื่อสารโดยใช้เทคโนโลยี Fibre Channel เรียกว่าพอร์ตโหนด หรือเพียงแค่โหนด ดังนั้น จุดประสงค์หลักของ Fibre Channel คือความสามารถในการจัดการโปรโตคอลระดับสูงโดยใช้สื่อส่งสัญญาณและระบบสายเคเบิลที่มีอยู่ก่อนแล้ว

ความน่าเชื่อถือสูงในการแลกเปลี่ยนเมื่อใช้ Fibre Channel เกิดจากสถาปัตยกรรมแบบพอร์ตคู่ของอุปกรณ์ดิสก์ การควบคุมแบบวนซ้ำของข้อมูลที่ส่ง และอุปกรณ์แบบถอดเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็ว โปรโตคอลนี้รองรับระบบเคเบิลเกือบทุกชนิดที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ผู้ให้บริการสองรายที่แพร่หลายที่สุดคือออปติกและคู่บิดเบี้ยว ลิงก์ออปติคัลใช้เพื่อเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ บนเครือข่าย Fibre Channel ในขณะที่สายเคเบิลคู่บิดเกลียวใช้เพื่อเชื่อมต่อแต่ละส่วนประกอบในอุปกรณ์ (เช่น ดิสก์ในระบบย่อยของดิสก์)

มาตรฐานนี้มีแบนด์วิดท์หลายแบบและให้อัตราแลกเปลี่ยน 1, 2 หรือ 4 Gbps เมื่อพิจารณาถึงความจริงที่ว่ามีการใช้สายเคเบิลออปติคัลสองสายในการเชื่อมต่ออุปกรณ์ ซึ่งแต่ละสายทำงานในทิศทางเดียวกัน ด้วยชุดการดำเนินการอ่าน-เขียนที่สมดุล อัตราแลกเปลี่ยนข้อมูลจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า กล่าวอีกนัยหนึ่ง Fibre Channel ทำงานในโหมดฟูลดูเพล็กซ์ ในแง่ของเมกะไบต์ความเร็วที่กำหนดของ Fibre Channel คือ 100, 200 และ 400 MB / s ตามลำดับ ในความเป็นจริง ด้วยอัตราส่วน 50% ของการดำเนินการอ่าน-เขียน ความเร็วของอินเทอร์เฟซถึง 200, 400 และ 800 MB / s ปัจจุบันโซลูชั่น Fibre Channel 2 Gbps ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากมีอัตราส่วนราคา/ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

โปรดทราบว่าอุปกรณ์ Fibre Channel สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นสี่ประเภทหลัก: อะแดปเตอร์, ฮับ, สวิตช์และเราเตอร์ และส่วนหลังยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลาย

โดยทั่วไปแล้ว โซลูชัน Fibre Channel ได้รับการออกแบบมาสำหรับองค์กรที่ต้องการรักษาข้อมูลจำนวนมากทางออนไลน์ เพิ่มความเร็วการจัดเก็บข้อมูลหลักและรองสำหรับเครือข่ายที่มีข้อมูลจำนวนมาก และลบที่เก็บข้อมูลออกจากเซิร์ฟเวอร์ในระยะทางที่ไกลกว่า อนุญาตในมาตรฐาน SCSI แอปพลิเคชันทั่วไปสำหรับโซลูชัน Fibre Channel ได้แก่ ฐานข้อมูลและคลังข้อมูล ระบบสนับสนุนการวิเคราะห์และการตัดสินใจโดยอิงจากข้อมูลจำนวนมาก ระบบจัดเก็บและประมวลผลข้อมูลมัลติมีเดียสำหรับโทรทัศน์ สตูดิโอภาพยนตร์ และระบบที่ดิสก์ต้องอยู่ห่างจากเซิร์ฟเวอร์ สำหรับ เหตุผลด้านความปลอดภัย

ไฟเบอร์แชนเนลทำให้สามารถแยกสตรีมข้อมูลทั้งหมดระหว่างเซิร์ฟเวอร์ขององค์กร การเก็บข้อมูลถาวร ฯลฯ จากเครือข่ายท้องถิ่นของผู้ใช้ ในเวอร์ชันนี้ การกำหนดค่ามีความเป็นไปได้มหาศาล - เซิร์ฟเวอร์ใด ๆ สามารถเข้าถึงทรัพยากรดิสก์ใด ๆ ที่ผู้ดูแลระบบอนุญาต สามารถเข้าถึงดิสก์เดียวกันสำหรับอุปกรณ์หลายเครื่องพร้อมกันและด้วยความเร็วสูงมาก ตัวเลือกนี้ยังทำให้การเก็บถาวรข้อมูลเป็นงานที่ง่ายและโปร่งใส คุณสามารถสร้างคลัสเตอร์ เพื่อเพิ่มทรัพยากรให้กับคลัสเตอร์ได้ทุกเมื่อบนระบบจัดเก็บข้อมูล Fibre Channel การปรับขนาดนั้นค่อนข้างชัดเจนและเข้าใจได้ - ขึ้นอยู่กับความสามารถที่ขาดหายไป คุณสามารถเพิ่มเซิร์ฟเวอร์ (ซึ่งจะซื้อตามความสามารถในการคำนวณเท่านั้น) หรือระบบจัดเก็บข้อมูลใหม่

คุณลักษณะที่สำคัญและจำเป็นอย่างหนึ่งของ Fibre Channel คือความสามารถในการแบ่งส่วนหรือตามที่พวกเขากล่าวคือการแบ่งเขตระบบ โซนจะคล้ายกับ LAN เสมือนบนเครือข่ายท้องถิ่น — อุปกรณ์ในโซนต่างๆ จะ "มองเห็น" กันไม่ได้ การแบ่งเขตสามารถทำได้ผ่าน Switched Fabric หรือ WWN (World Wide Name) ที่อยู่ WWN นั้นคล้ายกับที่อยู่ MAC ในเครือข่ายอีเทอร์เน็ต คอนโทรลเลอร์ FC แต่ละตัวมีที่อยู่ WWN เฉพาะของตัวเอง ซึ่งถูกกำหนดโดยผู้ผลิต และระบบจัดเก็บข้อมูลที่ถูกต้องใดๆ ช่วยให้คุณป้อนที่อยู่ของคอนโทรลเลอร์หรือพอร์ตเมทริกซ์ที่อุปกรณ์นี้ ได้รับอนุญาตให้ทำงานด้วย การแบ่งเขตมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อปรับปรุงความปลอดภัยและประสิทธิภาพของ SAN ไม่เหมือนกับเครือข่ายทั่วไป การเข้าถึงอุปกรณ์ที่ปิดสำหรับโซนที่กำหนดจากโลกภายนอกนั้นเป็นไปไม่ได้

เทคโนโลยี FICON เทคโนโลยี FICON (FIber CONnection) ให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้น ขยายออกไป ฟังก์ชั่นและการสื่อสารทางไกล โปรโตคอลการถ่ายโอนข้อมูลเป็นไปตามมาตรฐาน ANSI Fibre Channel (FC-SB-2) มาตรฐานวัตถุประสงค์ทั่วไปฉบับแรกของไอบีเอ็มสำหรับการสื่อสารระหว่างเมนเฟรมและอุปกรณ์ภายนอก (เช่น ดิสก์ เครื่องพิมพ์ และเทปไดรฟ์) มีพื้นฐานมาจากการเชื่อมต่อแบบขนาน ซึ่งไม่แตกต่างจากสายเคเบิลมัลติคอร์และตัวเชื่อมต่อแบบหลายพินที่ใช้ในปีเหล่านั้นมากเกินไป เครื่องพิมพ์เดสก์ท็อปไปยังพีซี ... สายคู่ขนานจำนวนมากถูกใช้เพื่อส่งข้อมูล "ในแต่ละครั้ง" มากขึ้น (แบบขนาน); ในเมนเฟรมเรียกว่าบัสและแท็ก ตัวเชื่อมต่อและสายเคเบิลขนาดใหญ่เป็นวิธีเดียวในการสื่อสารจนกว่าจะออกสู่ตลาดในปี 1990 เทคโนโลยีเอสคอน มันเป็นเทคโนโลยีที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน: แทนที่จะใช้ทองแดง ใยแก้วนำแสงถูกใช้และข้อมูลไม่ได้ถูกส่งแบบขนาน แต่เป็นแบบอนุกรม ทุกคนทราบดีว่า ECON นั้นดีกว่าและเร็วกว่ามาก อย่างน้อยก็บนกระดาษ แต่ก่อนการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ทั่วไป ต้องใช้การทดสอบและความพยายามอย่างมากในการโน้มน้าวผู้ซื้อ เชื่อกันว่าเทคโนโลยี ESCON เกิดขึ้นในช่วงตลาดซบเซา นอกจากนี้ อุปกรณ์ที่รองรับมาตรฐานนี้ยังมีความล่าช้าอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นเทคโนโลยีจึงได้รับการตอบรับที่ดี และต้องใช้เวลาเกือบสี่ปีในการยอมรับอย่างกว้างขวาง ด้วย FICON ประวัติศาสตร์ได้ซ้ำรอยอย่างมาก เป็นครั้งแรกที่เทคโนโลยีนี้นำเสนอโดย IBM บนเซิร์ฟเวอร์ S / 390 ในปี 1997 นักวิเคราะห์หลายคนตระหนักในทันทีว่านี่เป็นโซลูชันขั้นสูงในทางเทคนิคในหลายวิธี อย่างไรก็ตาม เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ FICON ถูกใช้เพื่อเชื่อมต่อเทปไดรฟ์โดยเฉพาะ (โซลูชันที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากสำหรับวัตถุประสงค์ในการสร้าง ข้อมูลสำรองและการกู้คืน) และเครื่องพิมพ์ จนกระทั่งในปี 2544 IBM ได้ติดตั้ง FICON ด้วย Enterprise Storage Server ซึ่งมีชื่อรหัสว่า Shark เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นอีกครั้งพร้อมกับภาวะเศรษฐกิจตกต่ำอย่างรุนแรง เมื่อการแนะนำเทคโนโลยีใหม่ในองค์กรต่างๆ ชะลอตัวลง แท้จริงแล้วหนึ่งปีต่อมา มีสถานการณ์หลายอย่างเกิดขึ้นที่นำไปสู่การยอมรับ FICON อย่างรวดเร็ว คราวนี้ แนวคิดของไฟเบอร์ไม่ใช่เรื่องใหม่อีกต่อไป และเทคโนโลยี Storage Area Network (SAN) ก็แพร่หลายไปทั่วโลกในเมนเฟรมและที่อื่นๆ ตลาดการจัดเก็บยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์ในปัจจุบันที่เรียกว่า ไดเร็กเตอร์ ซึ่งเดิมออกแบบมาเพื่อรองรับ ECON ปัจจุบันรองรับมาตรฐาน Fibre Channel และใช้ในการปรับใช้โซลูชัน FICON นักพัฒนาระบุว่า FICON มีฟังก์ชันการทำงานมากกว่า Fibre Channel อย่างเห็นได้ชัด

InfiniBand

สถาปัตยกรรม InfiniBand กำหนดมาตรฐานทั่วไปสำหรับการจัดการการสื่อสาร เครือข่าย และการจัดเก็บข้อมูล I/O มาตรฐานใหม่นี้นำไปสู่การก่อตั้ง InfiniBand Trade Association (IBTA, http://www.infinibandta.org) พูดง่ายๆ คือ InfiniBand เป็นมาตรฐานสถาปัตยกรรม I/O ยุคหน้าที่ใช้แนวทางเครือข่ายในการเชื่อมต่อเซิร์ฟเวอร์ศูนย์ข้อมูล ระบบจัดเก็บข้อมูล และอุปกรณ์เครือข่าย

InfiniBand ได้รับการออกแบบให้เป็นโซลูชันแบบเปิดที่สามารถแทนที่เทคโนโลยีเครือข่ายอื่นๆ ทั้งหมดในหลากหลายด้าน นอกจากนี้ยังนำไปใช้กับเทคโนโลยี LAN ทั่วไป (เครือข่ายอีเทอร์เน็ตและสตอเรจทุกประเภท โดยเฉพาะ Fibre Channel) และเครือข่ายคลัสเตอร์เฉพาะ (Myrinet, SCI เป็นต้น) และแม้กระทั่งการเชื่อมต่ออุปกรณ์ I / O กับพีซีเพื่อทดแทน PCI รถโดยสารและช่องสัญญาณ I/O เช่น SCSI นอกจากนี้ โครงสร้างพื้นฐาน InfiniBand สามารถให้บริการเพื่อรวมชิ้นส่วนโดยใช้เทคโนโลยีต่างๆ เข้าไว้ในระบบเดียว ความได้เปรียบของ InfiniBand เหนือเทคโนโลยีเครือข่ายเฉพาะที่เน้นคลัสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงอยู่ในความเก่งกาจ ตัวอย่างเช่น Oracle รองรับ InfiniBand ในโซลูชันการทำคลัสเตอร์ ปีที่แล้ว HP และ Oracle ได้สร้างสถิติประสิทธิภาพ TPC-H (สำหรับฐานข้อมูล 1TB) บนคลัสเตอร์ InfiniBand ที่ใช้ ProLiant DL585 โดยใช้ Oracle 10g บน Linux ในช่วงฤดูร้อนปี 2548 IBM ทำสถิติสูงสุดเป็นประวัติการณ์สำหรับ TPC-H (สำหรับฐานข้อมูล 3TB) ในสภาพแวดล้อม DB2 และ SuSE Linux Enterprise Server 9 ในคลัสเตอร์ InfiniBand ที่ใช้ xSeries 346 ในขณะเดียวกัน ต้นทุนต่อธุรกรรมที่ทำได้ก็เกือบ ครึ่งหนึ่งของคู่แข่งที่ใกล้เคียงที่สุด

การใช้เทคนิคที่เรียกว่าสวิตซ์เน็ตเวิร์กแฟบริก หรือแลตทิซ InfiniBand จะเปลี่ยนทราฟฟิก I/O จากโปรเซสเซอร์เซิร์ฟเวอร์ไปยังอุปกรณ์ต่อพ่วง และโปรเซสเซอร์หรือเซิร์ฟเวอร์อื่นๆ ทั่วทั้งองค์กร สายเคเบิลพิเศษ (ลิงก์) ถูกใช้เป็นช่องสัญญาณจริง โดยให้อัตราการถ่ายโอนข้อมูล 2.5 Gbps ในทั้งสองทิศทาง (InfiniBand 1x) สถาปัตยกรรมนี้จัดเป็นสถาปัตยกรรมแบบหลายชั้นที่มีสี่ชั้นฮาร์ดแวร์และชั้นบนที่ใช้ในซอฟต์แวร์ ในแต่ละช่องสัญญาณจริง คุณสามารถจัดระเบียบช่องเสมือนได้หลายช่อง โดยกำหนดลำดับความสำคัญต่างๆ ให้กับช่องเหล่านั้น เพื่อเพิ่มความเร็ว มี InfiniBand เวอร์ชัน 4x และ 12x ซึ่งใช้สาย 16 และ 48 ตามลำดับ และอัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่สูงกว่านั้นคือ 10 Gbps (InfiniBand 4x) และ 30 Gbps (InfiniBand 12x)

โซลูชันที่ใช้สถาปัตยกรรม InfiniBand เป็นที่ต้องการในตลาดหลักสี่แห่ง ได้แก่ ศูนย์ข้อมูลองค์กร (รวมถึงคลังข้อมูล) คลัสเตอร์คอมพิวเตอร์ประสิทธิภาพสูง แอปพลิเคชันฝังตัว และการสื่อสาร เทคโนโลยี InfiniBand ช่วยให้เซิร์ฟเวอร์มาตรฐานอุตสาหกรรมสามารถจัดคลัสเตอร์เพื่อมอบประสิทธิภาพ ความสามารถในการปรับขนาด และความยืดหยุ่นของดาต้าเซ็นเตอร์ ซึ่งโดยปกติแล้วจะพบได้เฉพาะในแพลตฟอร์มระดับไฮเอนด์ที่มีมูลค่าหลายล้านดอลลาร์ นอกจากนี้ พื้นที่จัดเก็บ InfiniBand ยังสามารถเชื่อมต่อกับคลัสเตอร์ของเซิร์ฟเวอร์ ซึ่งช่วยให้ทรัพยากรพื้นที่จัดเก็บทั้งหมดเชื่อมโยงโดยตรงกับทรัพยากรการประมวลผล ตลาดคลัสเตอร์ประสิทธิภาพสูงกำลังมองหาวิธีใหม่ๆ ในการขยายขีดความสามารถในการประมวลผลอย่างจริงจัง ดังนั้นจึงสามารถได้รับประโยชน์อย่างมากจากปริมาณงานสูง เวลาแฝงต่ำ และความสามารถในการปรับขนาดที่เหนือกว่าที่นำเสนอโดยผลิตภัณฑ์ InfiniBand ราคาประหยัด แอปพลิเคชันแบบฝัง เช่น ระบบทางการทหาร ระบบเรียลไทม์ การสตรีมวิดีโอ และอื่นๆ จะได้รับประโยชน์อย่างมากจากความน่าเชื่อถือและความยืดหยุ่นของการเชื่อมต่อ InfiniBand นอกจากนี้ ตลาดการสื่อสารต้องการแบนด์วิดท์ที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งทำได้ด้วยการเชื่อมต่อ InfiniBand 10 และ 30 Gb / s

ที่ชั้นกายภาพของโปรโตคอล InfiniBand มีการกำหนดคุณลักษณะทางไฟฟ้าและทางกล รวมถึงสายเคเบิลไฟเบอร์และทองแดง ตัวเชื่อมต่อ พารามิเตอร์ที่กำหนดคุณสมบัติของการแลกเปลี่ยนความร้อน ที่ระดับของลิงก์ พารามิเตอร์ของแพ็กเก็ตที่ส่ง การเชื่อมต่อการดำเนินการจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง และคุณลักษณะการสลับในเครือข่ายย่อยภายในจะถูกกำหนด เลเยอร์เครือข่ายกำหนดกฎสำหรับการกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตระหว่างซับเน็ต ภายในซับเน็ต เลเยอร์นี้ไม่จำเป็น เลเยอร์การขนส่งจัดเตรียมแพ็กเก็ตแอสเซมบลีในข้อความ มัลติเพล็กซ์แชนเนล และบริการขนส่ง

สังเกตบ้าง คุณสมบัติหลักสถาปัตยกรรมอินฟินิแบนด์ I / O และการจัดกลุ่มใช้การ์ด InfiniBand เพียงใบเดียวในเซิร์ฟเวอร์ ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้การ์ดสื่อสารและการ์ดเก็บข้อมูลแยกต่างหาก (อย่างไรก็ตาม สำหรับเซิร์ฟเวอร์ทั่วไป ขอแนะนำให้ติดตั้งการ์ดสองใบที่กำหนดค่าไว้สำหรับความซ้ำซ้อน) การเชื่อมต่อกับสวิตช์ InfiniBand เพียงครั้งเดียวก็เพียงพอแล้วสำหรับแต่ละเซิร์ฟเวอร์ เครือข่าย IP หรือระบบ SAN (ความซ้ำซ้อนจะลดลงเหลือเพียงการทำซ้ำการเชื่อมต่อกับสวิตช์อื่นอย่างง่าย) สุดท้าย สถาปัตยกรรม InfiniBand จะแก้ไขข้อ จำกัด ด้านการเชื่อมต่อและแบนด์วิดท์ภายในเซิร์ฟเวอร์ในขณะที่ยังคงให้แบนด์วิดท์และความสามารถในการสื่อสารที่จำเป็นสำหรับ ระบบภายนอกพื้นที่จัดเก็บ.

สถาปัตยกรรม InfiniBand ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วนต่อไปนี้ (รูปที่ 3) HCA (Host Channel Adapter) ได้รับการติดตั้งภายในเซิร์ฟเวอร์หรือเวิร์กสเตชันที่ทำหน้าที่เป็นต้นแบบ (โฮสต์) มันทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานระหว่างตัวควบคุมหน่วยความจำกับโลกภายนอก และทำหน้าที่เชื่อมต่อเครื่องโฮสต์กับโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายที่ใช้เทคโนโลยี InfiniBand HCA ใช้โปรโตคอลการส่งข้อความและกลไกพื้นฐาน การเข้าถึงโดยตรงเพื่อความทรงจำ มันเชื่อมต่อกับสวิตช์ InfiniBand หนึ่งตัวขึ้นไป และสามารถแลกเปลี่ยนข้อความกับ TCA ได้ตั้งแต่หนึ่งรายการขึ้นไป Target Channel Adapter (TCA) ออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่างๆ เช่น ไดรฟ์ ดิสก์อาร์เรย์ หรือตัวควบคุมเครือข่ายกับเครือข่าย InfiniBand ในทางกลับกัน มันทำหน้าที่เป็นส่วนต่อประสานระหว่างสวิตช์ InfiniBand และตัวควบคุม I / O อุปกรณ์ต่อพ่วง คอนโทรลเลอร์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเป็นประเภทเดียวกันหรืออยู่ในคลาสเดียวกัน ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ สามารถรวมกันเป็นระบบเดียวได้ ดังนั้น TCA จึงทำหน้าที่เป็นมิดเดิลแวร์ทางกายภาพระหว่างการรับส่งข้อมูลของแฟบริก InfiniBand และตัวควบคุม I/O แบบดั้งเดิมสำหรับระบบย่อยอื่นๆ เช่น Ethernet, SCSI และ Fibre Channel ควรสังเกตว่า TCA สามารถโต้ตอบกับ HCA ได้โดยตรง สวิตช์และเราเตอร์ InfiniBand มีจุดเชื่อมต่อส่วนกลาง และสามารถเชื่อมต่อ TCA หลายตัวกับ HCA การจัดการได้ สวิตช์ InfiniBand เป็นแกนหลักของโครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย เชื่อมต่อระหว่างกันและกับ TCA โดยใช้หลายช่องสัญญาณ ในกรณีนี้ สามารถใช้กลไกต่างๆ เช่น การจัดกลุ่มแชนเนลและโหลดบาลานซ์ได้ หากสวิตช์ทำงานภายในเครือข่ายย่อยเดียวที่เกิดจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อโดยตรง เราเตอร์ InfiniBand จะรวมเครือข่ายย่อยเหล่านี้เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างการสื่อสารระหว่างสวิตช์หลายตัว

ข้าว. 3. องค์ประกอบหลักของเครือข่าย SAN ที่ใช้ InfiniBand

ความสามารถด้านลอจิกขั้นสูงส่วนใหญ่ของระบบ InfiniBand นั้นสร้างขึ้นในอะแดปเตอร์ที่เชื่อมต่อโหนดกับระบบ I/O อะแด็ปเตอร์แต่ละประเภทจะทำการออฟโหลดโฮสต์จากการดำเนินการขนส่งโดยใช้อะแด็ปเตอร์ลิงก์ InfiniBand ซึ่งรับผิดชอบในการจัดระเบียบข้อความ I/O ลงในแพ็กเก็ตเพื่อส่งข้อมูลผ่านเครือข่าย ด้วยเหตุนี้ OS บนโฮสต์และตัวประมวลผลเซิร์ฟเวอร์จึงเป็นอิสระจากงานนี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าองค์กรดังกล่าวมีความแตกต่างโดยพื้นฐานจากสิ่งที่เกิดขึ้นในการสื่อสารตามโปรโตคอล TCP / IP

InfiniBand กำหนดชุดลิงก์และกลไกเลเยอร์การขนส่งที่มีความยืดหยุ่นสูง เพื่อปรับแต่งคุณลักษณะ InfiniBand SAN ตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน ซึ่งรวมถึง:

• แพ็คเกจขนาดตัวแปร
• ขนาดสูงสุดของหน่วยส่ง: 256, 512 ไบต์, 1, 2, 4 KB;
• Layer 2 Local Route Headers (LRH) เพื่อกำหนดเส้นทางแพ็กเก็ตไปยังพอร์ตที่ถูกต้องบนอะแดปเตอร์ช่องสัญญาณ
• ส่วนหัวของเลเยอร์ 3 เพิ่มเติมสำหรับการกำหนดเส้นทางทั่วโลก (GRH, Global Route Header);
• รองรับมัลติคาสต์;
• เช็คซัมแปรผันและค่าคงที่ (VCRC และ ICRC) เพื่อรับรองความสมบูรณ์ของข้อมูล

ขนาดสูงสุดของหน่วยส่งกำหนดลักษณะของระบบ เช่น แพ็กเก็ตเวลากระวนกระวายใจ โอเวอร์เฮดของการห่อหุ้ม และเวลาแฝงที่ใช้เมื่อออกแบบระบบที่มีหลายโปรโตคอล ความสามารถในการละเว้นข้อมูลเส้นทางทั่วโลกเมื่อส่งต่อไปยังปลายทางซับเน็ตในเครื่องจะลดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารภายใน รหัส VCRC จะถูกคำนวณใหม่ทุกครั้งที่ลิงก์ถัดไปของช่องทางการสื่อสารผ่าน และรหัส ICRC จะถูกคำนวณเมื่อปลายทางได้รับแพ็กเก็ต ซึ่งรับประกันความสมบูรณ์ของการส่งสัญญาณตามลิงก์และตลอดช่องทางการสื่อสารทั้งหมด

InfiniBand กำหนดการควบคุมโฟลว์ตามสิทธิ์ - เพื่อป้องกันส่วนหัวของบรรทัดบล็อกและการสูญเสียแพ็กเก็ต - เช่นเดียวกับการควบคุมโฟลว์ลิงค์เลเยอร์และการควบคุมโฟลว์จากต้นทางถึงปลายทาง การควบคุมเลเยอร์ลิงก์ตามการอนุญาตนั้นเหนือกว่าโปรโตคอล XON / XOFF ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ขจัดข้อจำกัดช่วงสูงสุดและให้การใช้ลิงก์ที่ดีขึ้น ปลายทางการรับของสายการสื่อสารจะส่งการอนุญาตไปยังอุปกรณ์ส่งสัญญาณซึ่งระบุจำนวนข้อมูลที่สามารถรับได้อย่างน่าเชื่อถือ ไม่มีการส่งข้อมูลจนกว่าผู้รับจะส่งการอนุญาตระบุว่ามีพื้นที่ว่างในบัฟเฟอร์รับ กลไกสำหรับการถ่ายโอนการอนุญาตระหว่างอุปกรณ์ถูกสร้างขึ้นในโปรโตคอลของการเชื่อมต่อและสายการสื่อสารเพื่อให้แน่ใจว่าการควบคุมการไหลมีความน่าเชื่อถือ การควบคุมการไหลของชั้นลิงค์ถูกจัดระเบียบตาม VC เพื่อป้องกันการชนกันของการส่งที่เหมือนกันกับเทคโนโลยีอื่นๆ

ด้วย InfiniBand การสื่อสารกับโมดูลการจัดเก็บข้อมูลระยะไกล การเชื่อมต่อเครือข่ายและเซิร์ฟเวอร์กับเซิร์ฟเวอร์จะทำได้สำเร็จโดยการเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้งหมดผ่านโครงสร้างสวิตช์และลิงค์แบบรวมศูนย์ สถาปัตยกรรม InfiniBand ช่วยให้วางอุปกรณ์ I/O จากเซิร์ฟเวอร์ได้สูงสุด 17 ม. โดยใช้สายทองแดง สูงสุด 300 ม. โดยใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมัลติโหมด และสูงสุด 10 กม. โดยใช้ไฟเบอร์โหมดเดี่ยว

วันนี้ InfiniBand กำลังได้รับความนิยมอย่างช้าๆ อีกครั้งในฐานะเทคโนโลยีหลักสำหรับเซิร์ฟเวอร์และคลัสเตอร์การจัดเก็บข้อมูล และในศูนย์ข้อมูลที่เป็นพื้นฐานสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์และระบบจัดเก็บข้อมูล องค์กรที่เรียกว่า OpenIB Alliance (Open InfiniBand Alliance, http://www.openib.org) กำลังดำเนินการอย่างมากในทิศทางนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พันธมิตรมีเป้าหมายเพื่อพัฒนาซอฟต์แวร์สนับสนุนแบบโอเพนซอร์ส InfiniBand สำหรับ Linux และ Windows ปีที่แล้ว รองรับเทคโนโลยี InfiniBand อย่างเป็นทางการในเคอร์เนล Linux นอกจากนี้ ณ สิ้นปี 2548 ตัวแทนของ OpenIB ได้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยี InfiniBand ในระยะทางไกล ความสำเร็จที่ดีที่สุดระหว่างการสาธิตคือการส่งข้อมูลที่ 10 Gbps ในระยะทาง 80.5 กม. การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับศูนย์ข้อมูลของบริษัทและองค์กรทางวิทยาศาสตร์หลายแห่ง ที่จุดสิ้นสุดแต่ละจุด InfiniBand ถูกห่อหุ้มไว้บน SONET OC-192c, ATM หรืออินเทอร์เฟซ 10 กิกะบิตอีเทอร์เน็ตโดยไม่สูญเสียแบนด์วิดท์