Материал: 838

65

9. Подготовить отчет, включающий в себя: исходную (S) и закодированную (H) последовательности, дерево Хаффмана с весами узлов {Si, Pi}, код Хаффмана {Si, Hi}, декодированное сообщение Q. В отчете обязательно привести рассчет коэффициента сжатия полученного кода. Выполнить свой (!) индивидуальный вариант задания.

ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

66

ПРИМЕЧАНИЯ

1. Дополнительные 10 баллов выставляются студенту, написавшему программу, реализующую данную лабораторную работу.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Охарактеризовать методы необратимой компресии. Привести примеры.

2.Дать определение методам сжатия без потерь. Примеры.

3.Чем отличаются словарные алгоритмы сжатия от статистических методов компресии?

4.Каким (обратимым\необратимым, словарным\статистическим) методом компресии является метод Хаффмана? Почему?

5.Как вычисляется коэффициент сжатия? Что он характери-

зует?

6.Каким (обратимым\необратимым, словарным\статистическим) методом компресии является метод JPEG? Почему?

7.Объясните суть арифметического метода кодирования. В чем достоинства и недостатки этого алгоритма?

8.Каким (обратимым\необратимым, словарным\статистическим) методом компресии является метод RLE? Почему?

9.Расскажите о принципе архивации по алгоритму Лемпеля-

Зива.

10.Каким (обратимым\необратимым, словарным\статистическим) методом компресии является метод LZW? Почему?

11.Как происходит сжатие по методу Шеннона-Фано? Какие у этого метода недостатки? Достоинства?

12.Каким (обратимым\необратимым, словарным\статистическим) методом компресии является метод MPEG? Почему?

13.Расскажите об известных критериях оценки потерь качества при необратимой компрессии.

14.Каким (обратимым\необратимым, словарным\статистическим) методом компресии является метод Шеннона? Почему?

67

8 АКТИВНОЕ СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ. КОММУТАТОР

Общие сведения

Работа коммутатора основана на определении MAC-адреса компьютера, подключенного к порту коммутатора. При включении коммутатора в локальную сеть и передаче какой-либо рабочей станцией информационного кадра коммутатор анализирует содержащееся в нем поле MAC-адреса узла-источника и заполняет на основе этой информации таблицу соответствия порт-MAC- адрес сетевого компьютера. Впоследствии, при получении нового кадра, коммутатор ищет в таблице MAC-адресов адрес, совпадающий с адресом в поле узла-назначения, и передает кадр только на тот порт, к которому подключена соответствующая рабочая станция. Таким образом, вся работа коммутатора сосредоточена на 2 уровне модели OSI — уровне передачи данных или, как его еще называют, на канальном уровне.

Если в локальной сети, построенной на концентраторах все рабочие станции находятся в одном, общем домене коллизий, поскольку используют общую разделяемую среду доступа, то в сети, построенной на коммутаторах отдельный домен коллизий образуется каждым портом коммутатора. Таким образом коллизии в коммутируемой сети могут возникать только между сетевым интерфейсом рабочей станции и тем портом коммутатора, к которому эта станция подключена. Очевидно, что вероятность таких коллизий очень невысокая. Домен коллизий при этом уменьшается до сегмента кабеля, соединяющего компьютер и коммутатор, поэтому он называется микросегментом. А локальная сеть, построенная на коммутаторах — коммутируемой.

Коммутация может быть симметричной и асиметричной (иногда говорят: синхронной и асинхронной). При симметричной или синхронной коммутации все порты коммутатора работают на одной скорости. При асимметричной (асинхронной) коммутации некоторые порты коммутатора могут работать на одной скорости, например, 10 Мбит/с, а другие на более высокой скорости — 100 Мбит/с или 1000 Мбит/с. Очевидно, что для соединения между портами, работающими на разных скоростях применяется

68

буферизация, т.е. коммутаторы, поддерживающие асинхронный режим имеют собственную память для временного хранения данных. Асинхронная коммутация позволяет подключать к скоростным каналам большое число устройств с более низким быстродействием.

Одним из способов повышения пропускной способности сетевого соединения является механизм, основанный на протоколе

IEEE 802.3ad LACP (Link Aggregation Control Protocol) и нося-

щий название Aggregated Link. Группирование кабельных линий позволяет увеличить пропускную способность соединения (обычно магистрального) во столько раз, сколько линий объединяется.

Порты современного коммутатора поддерживают несколько режимов работы. Различают дуплексный режим — duplex или full duplex, в котором порт одновременно работает и на прием и на передачу данных. Такой режим возможен только тогда, когда порт «умеет» вычитать из получаемого сигнала передаваемый. Скорость передачи при этом удваивается. Дуплексный режим разрешается если оба интерфейса с двух сторон кабельной линии его поддерживают. Другими словами, этот режим должен поддерживаться не только портами коммутатора, но и сетевыми адаптерами рабочих станций. В полудуплексном режиме (half duplex) передача и прием осуществляются попеременно. Для подключения некоторых типов сетевого оборудования (например, для соединения нескольких коммутаторов между собой) требуется изменение порядка соединений выводов порта. Такое изменение достигается применением специального сетевого кабеля с перекрестным соединением выводов — crossover, вместо обычного типа кабеля с прямыми соединениями — straightthrough. Аналогичное изменение коммутации выводов может быть получено с помощью электронной схемы внутри коммутатора, при этом порт переключается в режим MDIX (MDI crossover) вместо обычного MDI (medium dependent interface). В

таком случае отпадает необходимость использовать специальные сетевые кабели. Как правило, порт любого современного коммутатора может автоматически определить тип подключенного оборудования и переключиться в режим MDIX, если это необходимо. Однако, такое автоматическое определение режима работы

69

порта возможно только при активизации на нем конфигурационного параметра Auto Negotiation. При активизации этого параметра автоматически выбирается необходимая скорость работы (обычно поддерживаются несколько скоростей передачи данных), дуплексный или полудуплексный режим работы и схема соединения выводов MDI или MDIX.

Методы коммутации, применяемые в коммутаторах

Для коммутации сетевых кадров могут использоваться различные методы. По способу обработки кадров их можно разделить на две группы:

1.Store and forward — метод в котором сетевой кадр полностью сохраняется в буферной памяти коммутатора и уже затем направляется по адресу назначения. При использовании такого метода коммутатор может проверить полученный кадр на целостность и отсутствие ошибок, применить фильтрацию, если она задана и т.п. Надежность передачи по сети информации при использовании этого метода возрастает. Только при использовании метода Store and forward возможна асимметричная коммутация. Недостатком метода Store and forward является увеличение времени задержки, вносимое коммутатором в общее время транспортировки кадра по сети. При увеличении размера передаваемых пакетов задержки, вносимые коммутатором, тоже возрастают.

2.Cut-through — метод, при использовании которого кадр начинает передаваться по адресу назначения еще до того, как он полностью получен. Этот метод снижает задержки, вносимые коммутатором, но и возможности обнаружения ошибок при передаче кадров также уменьшаются. Другим недостатком этого метода коммутации является то, что он может применяться только при симметричной коммутации, когда источник и приемник сообщения работают на одной частоте. Метод Cut-through реализуется двумя способами:

2.1.Fast-forward — Эта разновидность метода Cut-through

нацелена на достижение максимально малой задержки при передаче кадра. Кадр начинает передаваться по адресу назначения как только в принимаемом кадре этот адрес прочитан. Так как адрес назначения содержится в самом начале кадра, задержка, вноси-