Удивительный интернет

Некоторые из портов компьютера работают исключительно «в одну сторону». Например, порты мышки (1) и клавиатуры (2) только принимают сигналы, а порт монитора (7) работает только на передачу. Порты для ввода и вывода звукового сигнала (9) находятся рядом, и их чаще всего рассматривают как один звуковой порт. По форме они совпадают, и для отличия их окрашивают в разные цвета.

Но имеются порты, которые предназначены как для приема, так и для передачи сигналов. Это последовательный порт с девятью контактами (5), параллельные порты с 25 и 15 контактами (6, 8), порты USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина) (4) и сетевой разъем Ethernet (3). Именно эти порты позволяют компьютеру обмениваться информацией с другими приборами, а главное – с другими компьютерами.

Как видим, компьютер – вовсе не «аутист», он может общаться с внешним миром самыми разнообразными способами.

А теперь разберемся в том, что значит «общаться».

Что такое коммуникация

Так же, как устройство компьютера во многом повторяет устройство нервной системы человека, процесс межкомпьютерной коммуникации копирует то, как происходит общение между людьми.

Первую математическую модель коммуникации предложили в 1949 году двое американских ученых, Клод Шеннон (Claude Elwood Shannon, 1916–2001) и Уоррен Уивер (Warren Weaver, 1894–1978). Эта модель возникла в ходе исследований для одной из телефонных компаний, но результаты ее применения вышли за узкие прикладные рамки. В конечном счете, на основе модели Шеннона – Уивера была создана новая отрасль науки – теория информации, лежащая на стыке математики и техники связи.

Коммуникация в модели Шеннона – Уивера рассматривается как передача сообщения от отправителя информации к получателю через передатчик, канал связи и приемник. В передатчике сообщение кодируется, то есть принимает форму сигнала, который можно передать по каналу связи. Канал связи ведет к приемнику, где происходит декодировка сообщения. С приемника сообщение поступает адресату. Эта модель позволила ввести математическое понятие информации и определить формулы для ее расчета. Кстати, слово «бит» для минимальной единицы информации придумал именно К. Шеннон. Он образовал это слово из двух английских слов: «binary digit», то есть «двоичная цифра». Придумка оказалась не без юмора. Ведь слово «bit» по-английски означает также «кусочек».

Модель коммуникации Шеннона – Уивера

Канал связи не идеален. В процессе передачи по нему сигнал искажается шумом, или помехами. В результате переданный и полученный сигналы будут в той или иной степени отличаться друг от друга, а полученное сообщение более или менее искажено.

Теория информации К. Шеннона позволила решить основные проблемы, связанные с передачей сообщений по каналам связи. Стало возможным оценить количество информации, передаваемой по тому или иному каналу, а также степень ее избыточности. С помощью специальных приемов перекодировки избыточность можно снизить или, наоборот, повысить. И то, и другое находит применение в практике связи. Научные способы снижения избыточности информации позволяют «сжимать» без ухудшения качества изображения или звуковые сообщения, благодаря чему скорость их передачи по линиям связи возрастает. Мы легко можем обмениваться друг с другом любимыми песнями и кинофильмами. Сколько их помещается на одной маленькой «флэшке»!

С другой стороны, правильное повышение избыточности сообщений позволяет бороться с искажением их содержания в результате воздействия помех. Теория информации позволила изобрести для этого специальные виды кодирования. При этом длина сообщения несколько увеличится, а скорость передачи немного снизится. Зато при любом уровне шума всегда можно будет достичь безошибочной передачи сообщения.

А теперь попробуем применить модель Шеннона – Уивера к нескольким случаям обыденных коммуникаций. Это позволит нам по-новому увидеть некоторые особенности процесса передачи данных, которые были учтены при создании эталонной сетевой модели взаимодействия. Эта модель является сейчас общепринятой для всех, кто работает в области Интернета. Мы подробно разберем ее в следующем разделе.

Поговорим?

Наверное, не придумаешь более распространенного случая коммуникации, чем разговор двух человек. Посмотрим на эту коммуникацию через увеличительное стекло модели Шеннона – Уивера.

Отправителем информации является тот, кто говорит, а получателем – тот, кто слушает. Передатчиком в данном случае являются голосовые связки. Они осуществляют кодирование сообщения в виде модулированных звуковых волн. Приемником является барабанная перепонка. Канал связи – это воздух, передающий звуковые колебания.