2
1. Методы коммутации пакетов. Виртуальные каналы. Ком-я каналов плохо подходит для пульсирующего трафика, характ-го для комп данных. коэф-т пульсации = макс/средн [бит/с] Для комп данных К=100/1 Большую часть времени канал будет простаивать. В то же время коммутационные возможности сети будут недоступны другим пользователям сети. Ком. пакетов закл-ся в разделении сообщений на порции - пакеты. Размер пакета существенно влияет на производительность сети. Большие пакеты приближают сеть с ком пакетов к сети с ком каналов => эффективность сети падает. Слишком маленькие пакеты заметно увеличивают долю служебной информации (заголовок в каждом пакете). Сообщения имеют размер от нескольких байт до многих мегабайт. Пакеты имеют переменную длину, но в узких пределах, например от 46 байт до 4 Кбайт. Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адресная информация (для доставки узлу назначения) и номер пакета (для сборки сообщения узлом назначения). Пакеты транспортируются в сети как независимые информационные блоки. Пакетные коммутаторы отличаются от канальных большим объемом буферной памяти, это позволяет сглаживать (делать равномерным во времени) поток данных на магистральных каналах. Объем передаваемых данных от всех абонентов сети в единицу времени больше, чем при использовании сети с ком. каналов. Однако для каждой пары абонентов пропускная способность сети может оказаться ниже, чем у сети с ком. каналов, за счет очередей пакетов в коммутаторах. Ком. каналов обладает известной проп. спос-ю (это проп. спос. канала), а ком. пакетов - неопределенной. Режим передачи пакетов с независимой маршрутизацией каждого пакета называется дейтаграммным. При его использовании коммутатор может изменить маршрут пакета в зависимости от состояния сети (сост-я каналов, коммутаторов, длины очередей пакетов). Другой режим - передача пакетов по виртуальному каналу. Перед началом передачи данных должен быть установлен виртуальный канал - маршрут, соединяющий конечные узлы. Виртуальный канал может быть динамическим или постоянным. Динам. вирт. канал устанавливается при передаче в сеть спец пакета - запроса на установление соединения, который проходит через коммутаторы и «прокладывает» виртуальный канал. (коммутаторы запоминают маршрут для данного соединения и при поступлении пакетов данного соединения отправляют их по проложенному маршруту). Постоянные вирт. каналы создаются админ-ами сети путем ручной настройки коммутаторов. При отказе коммутатора или канала на пути виртуального канала соединение разрывается, и виртуальный канал нужно прокладывать заново. При этом он, естественно, обойдет отказавшие участки сети. Коммутаторы распознают принадлежность пакета к виртуальному каналу по специальной метке - номеру виртуального канала, а не анализируют адреса конечных узлов, как это делается при дейтаграммном методе (обработка меток намного быстрее). | 22. Общая характеристика протоколов локальных сетей канального уровня. Структура стандартов IEEE 802.x. Основная роль в организации взаимодействия узлов в локальных сетях отводится протоколу канального уровня. Однако для того, чтобы канальный уровень мог справиться с этой задачей, структура локальных сетей должна быть определенной. Подобный подход, заключающийся в использовании простых структур кабельных соединений между компьютерами локальной сети, соответствовал основной цели, которую ставили перед собой разработчики первых локальных сетей во второй половине 70-х годов. Эта цель заключалась в нахождении простого и дешевого решения для объединения в вычислительную сеть нескольких десятков компьютеров, находящихся в пределах одного здания. Для упрощения и, соответственно, удешевления аппаратных и программных решений разработчики остановились на совместном использовании кабелей всеми компьютерами сети в режиме разделения времени. Использование разделяемых сред позволяет упростить логику работы сети (отпадает необходимость контроля переполнения узлов сети кадрами от многих станций). По мере повышения популярности локальных сетей и расширения их сфер применения все больше стали применяться специальные коммуникационные устройства - мосты и маршрутизаторы, - которые в значительной мере снимали ограничения разделяемой среды передачи данных. Недостатки раздел. каналов - низкая произв-ть и низкая надежность (по причине отсутствия альтернативы передачи). стандарт IEEE 802.x это рекомендации по нижним ур-ням OSI, был создан на основе фирм. технологий Ethernet, ArcNet, Token Ring Он разделил канальный уровень на 2 подуровня: LLC и MAC. LLC - логич.-я передача данных, отвечает за надежность передачи и реализ-т интерфейс к сетевому уровню (вышележащему). MAC - упр-е доступом к среде, реализует алг-м передачи данных по физ. каналу. Традиц-е технологии не разделяли канальный ур-нь. Трад технологии и модиф-и на основе IEEE сущ-т параллельно и отлич-ся незначительно.
802.1 - общие вопросы LLС и МАС независимы. один LLС может работать с разнымиМАС и наоборот. Типы процедур LLС: LLС1 - без установления и без подтверждения; LLС2 - с установлением и подтверждением; LLС3 - без установления и с подтверждением; | 23. Характеристика технологии Ethernet (802.3) технология Ethernet 802.3 Разработана в 1975 фирмой Xerox. в 1980 присоединились DEC и Intel. в результате Ethernet DIX Современные разновидности Ethernet - 802.3u - Fast Ethernet, 802.3z - Gigabit Ethernet. В них сохранен метод доступа CSMA/CD (главное в технологии) Традиц. лок. технологии используют разделяемый канал(в кажд мом времени передается только от одного абонента) (Carrier sense multiply access with collision detection) - множественный доступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий алг-м работы CSMA/CD 1) Все станции равноправны в начале передачи, если среда свободна. Среда свободна, если в ней нет несущей. лок сети не используют частотную модуляцию => несущая - диапазон частот 5-10 Мгц 2) Если среда свободна, начинается передача. В Ethernet передача идет в обоих направлениях 3) После окончания передачи все выдерживают технологическую паузу - межкадровый интервал 9,6 мкс. для приведения адаптеров в исходное состояние и предотвращения монопольного захвата линии 4) во время передачи другие узлы обнаруживают несущую и не передают. 5)Коллизия предусмотрена методом - когда происходит одновременное начало передачи, или когда сигнал еще не достиг другого узла Первый обнаруживший коллизию, усиливает её спец. последовательностью (jam). Все последующие обнаружившие коллизию с jam замолкают на случ. отрезок времени. Возобновление передачи происходит через случ. момент времени. всего делается 10 попыток, при которых с каждой попыткой интервал выбора увеличивается. (случ пауза от 0 до 52 мс) после 16 попыток считается, что кадр передать нельзя и он отбрасывается. Коллизия обнаруживается путем сравнения переданных данных и полученных. в итоге: 1. метод имеет вероятностный характер 2. вер-ть успешной передачи зависит от загруженности сети (кол-ва узлов и объема трафика) 3. при превышении некоторого предела большая вер-ть, что передача не произойдет 4. теоретически метод не гарантирует доступ станции к среде. 5. это плата за простоту и дешевизну |
24. Форматы кадров и спецификации физической среды Ethernet. формат кадров LLС Преамбула - 7байт - чередующиеся 1 и 0. побитовая синхр-я. Нач. ограничибайт - предваряет начало кадра. DA (destination adress) адрес получателя(6 байт. реже 2). Первый бит - признак группового адреса (0-индив., 1-групповой). Если в DA все 1, то это широковещательный адрес. т. е. для всех. 2-й бит - признак централизованности назначения. 0 - назначается комитетом IEEE стр-ра МАС адреса состоит из 2-х полей. первые 3 байта - идентиф-р фирмы производителя, вторые 3 байта - идентиф-р адаптора у производителя.(врозможно выпустить 16 млн адаптеров) SA (2 или 6 байт)- Адрес источника L (2 байта) - длина поля данных Поле данных - от 0 до 1500 байт. Если < 46 байт, то поле Заполнитель дополняет до 46 байт. Это огр-е связано с корректностью обнар-я коллизий. Контрольная сумма (4 байта) - вычисляется по алг-му CRC32 В поле данных вкладывается кадр заголовок LLC. Так как заголовок 3 (в режиме LLC1) или 4 байт (в режиме LLC2), то максимальный размер поля данных уменьшается до 1497 или 1496 байт. 10 Base - 5 - классический Ethernet. Толстый коаксиал с сопр-ем 50 Ом, топология - шина, на концах - терминатор(поглотитель волн); компы подкл-ся при помощи трансивера(передает и принимает, определяет коллизии) между узлами > = 2,5 м, между компом и трансивером < 50 м, длина сегмента < 500 м, не более 4 повторителей, на сегмент не более 100 компов (99 + повторитель). только 3 сегмента из 5 могут быть нагружены. + помехозащищен, можно перемещать комп, большое раст-е между узлами - дорогой кабель, спец оборудование, неудобно монтировать(толстое сечение) 10 Base - 2 - похож на 10 Base - 5. вместо трансивера - Т-коннектор. строится на тонком коаксиале; не более 30 компов на сегмент, длина сегмента не более 185 м. между компами не менее 1 метра. Дешевле, прще в монтаже, но менее переносим, изза того, что кабель режется. 10 Base - Т - физ. топология звезда, UTP не ниже 3-ей категории Повторитель(концентратор) повторяет вх сигнал на всех разъемах, кроме входного. логическая топология - шина. От компа до конц-ра не более 100м, конц-ры могут образ-ть иерархич. структуру в виде дерева, но не могут образ-ть сетевую(нельзя петли) Правило 4-х хабов - между двумя узлами не более может быть не более 4-х хабов. общее кол-во компов не более 1024. оптимальным яв-ся 2-х уровневое дерево. | 25. Характеристика технологии Token Ring (802.5) Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном (token). Token Ring был разработана компанией IBM в 1984 году, а затем передана в качестве проекта стандарта в комитет IEEE 802, который на ее основе принял в 1985 году стандарт 802.5. Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Технология Token Ring обладает свойствами отказоустойчивости (обратная связь кольцеобразной структуры - посланный кадр всегда возвращается в станцию – отправитель). Для контроля сети одна из станций выполняет роль так называемого активного монитора. Активный монитор выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса, Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора. В сети Token Ring кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения - маркер. В сети Token Ring любая станция всегда непосредственно получает данные только от предыдущей в кольце. Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника. Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные. Время владения разделяемой средой в сети Token Ring ограничивается временем удержания маркера (token holding time), после истечения которого станция обязана прекратить передачу собственных данных (текущий кадр разрешается завершить) и передать маркер далее по кольцу. Обычно время удержания маркера по умолчанию равно 10 мс, а максимальный размер кадра в стандарте 802.5 не определен. Для сетей 4 Мбит/с он обычно равен 4 Кбайт, а для сетей 16 Мбит/с - 16 Кбайт. В сетях Token Ring 16 Мбит/с используется другой алгоритм доступа к кольцу, алгоритм раннего освобождения маркера (Early Token Release). В соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно, так как по кольцу одновременно продвигаются кадры нескольких станций. Тем не менее свои кадры в каждый момент времени может генерировать только одна станция - та, которая в данный момент владеет маркером доступа. Остальные станции в это время только повторяют чужие кадры, так что принцип разделения кольца во времени сохраняется, ускоряется только процедура передачи владения кольцом. За наличие в сети маркера, причем единственной его копии, отвечает активный монитор. Если активный монитор не получает маркер в течение длительного времени - он порождает новый маркер. В Token Ring существуют три различных формата кадров: маркер; кадр данных; прерывающая последовательность. Маркер · Начальный ограничитель (Start Delimiter, SD) появляется в начале маркера, а также в начале любого кадра, проходящего по сети. Поле представляет собой следующую уникальную последовательность символов манчестерского кода: JKOJKOOO. Поэтому начальный ограничитель нельзя спутать ни с какой битовой последовательностью внутри кадра. · Управление доступом (Access Control) состоит из четырех подполей: РРР, Т, М и RRR, где РРР - биты приоритета, Т - бит маркера, М - бит монитора, RRR - резервные биты приоритета. Бит Т, установленный в 1, указывает на то, что данный кадр является маркером доступа. Бит монитора устанавливается в 1 активным монитором и в 0 любой другой станцией, передающей маркер или кадр. Если активный монитор видит маркер или кадр, содержащий бит монитора со значением 1, то активный монитор знает, что этот кадр или маркер уже однажды обошел кольцо и не был обработан станциями. Если это кадр, то он удаляется из кольца. Если это маркер, то активный монитор передает его дальше по кольцу. Использование полей приоритетов будет рассмотрено ниже. · Конечный ограничитель (End Delimeter, ED) - последнее поле маркера. Так же как и поле начального ограничителя, это поле содержит уникальную последовательность манчестерских кодов JK1JK1, а также два однобитовых признака: I и Е. Признак I (Intermediate) показывает, является ли кадр последним в серии кадров (1-0) или промежуточным (1-1). Признак Е (Error) - это признак ошибки. Он устанавливается в 0 станцией-отправителем, и любая станция кольца, через которую проходит кадр, должна установить этот признак в 1, если она обнаружит ошибку по контрольной сумме или другую некорректность кадра. Кадр данных включает те же три поля, что и маркер, и имеет кроме них еще несколько дополнительных полей. Таким образом, кадр данных состоит из следующих полей: · начальный ограничитель (Start Delimiter, SD); · управление кадром (Frame Control, FC); · адрес назначения (Destination Address, DA); · адрес источника (Source Address, SA); · данные (INFO); · контрольная сумма (Frame Check Sequence, PCS); · конечный ограничитель (End Delimeter, ED); · статус кадра (Frame Status, FS). Прерывающая последовательность состоит из двух байтов, содержащих начальный и конечный ограничители. Прерывающая последовательность может появиться в любом месте потока битов и сигнализирует о том, что текущая передача кадра или маркера отменяется. · Сети Token Ring работают на двух скоростях: 4 и 16 Мбит/с и могут использовать в качестве физической среды экранированную витую пару, неэкранированную витую пару, а также волоконно-оптический кабель. Максимальное количество станций в кольце - 260, а максимальная длина кольца - 4 км. При использовании экранированной витой пары STP Type 1 из номенклатуры кабельной системы IBM в кольцо допускается объединять до 260 станций при длине ответвительных кабелей до 100 метров, а при использовании неэкранированной витой пары максимальное количество станций сокращается до 72 при длине ответвительных кабелей до 45 метров. · В сети Token Ring станции в кольцо объединяют с помощью концентраторов. Пассивный концентратор выполняет роль кроссовой панели, которая соединяет выход предыдущей станции в кольце со входом последующей. Активный концентратор выполняет функции регенерации сигналов и поэтому иногда называется повторителем, как в стандарте Ethernet. Максимальное расстояние от станции до конц-ра - 100 м для STP и 45 м для UTP. · Активный монитор выполняет в кольце также роль повторителя - он ресинхронизирует сигналы, проходящие по кольцу. · Кольцо может быть построено на основе активного концентратора, который в этом случае называют повторителем. · Сеть Token Ring может строиться на основе нескольких колец, разделенных мостами, маршрутизирующими кадры по принципу «от источника», для чего в кадр Token Ring добавляется специальное поле с маршрутом прохождения колец. | 26. Характеристика технологии FDDI. Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface)- оптоволоконный интерфейс распределенных данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Работы по созданию технологий и устройств для использования волоконно-оптических каналов в локальных сетях начались в 80-е годы, вскоре после начала промышленной эксплуатации подобных каналов в территориальных сетях. FDDI основывается на Token Ring. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного кольца. В случае отказа первичного кольца (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным (рис. 3.16), вновь образуя единое кольцо. Этот режим работы сети называется «свертывание». Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении, а по вторичному - в обратном. Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, поэтому для нее определен специальный метод доступа, который близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного (или токенного) кольца - token ring. Отличия заключаются в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной, как в сети Token Ring. Это время зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля. В остальном пересылка кадров между станциями кольца полностью соответствует технологии Token Ring. Станции FDDI применяют алгоритм раннего освобождения маркера. Формат кадра FDDI близок к формату кадра Token Ring, основные отличия заключаются в отсутствии полей приоритетов. Особенности метода доступа FDDI. Для передачи синхронных кадров станция всегда имеет право захватить маркер при его поступлении. При этом время удержания маркера имеет заранее заданную фиксированную величину. Если же станции кольца FDDI нужно передать асинхронный кадр (тип кадра определяется протоколами верхних уровней), то для выяснения возможности захвата маркера при его очередном поступлении станция должна измерить интервал времени, который прошел с момента предыдущего прихода маркера. Этот интервал называется временем оборота маркера (Token Rotation Time, TRT). Интервал TRT сравнивается с другой величиной - максимально допустимым временем оборота маркера по кольцу Т_0рг. Если кольцо не перегружено, то маркер приходит раньше, чем истекает интервал Т_0рг, то есть TRT < Т_0рг. В этом случае станции разрешается захватить маркер и передать свой кадр (или кадры) в кольцо. Если же кольцо перегружено и маркер опоздал, то интервал TRT будет больше Т_0рг. В этом случае станция не имеет права захватить маркер для асинхронного кадра. Если все станции в сети хотят передавать только асинхронные кадры, а маркер сделал оборот по кольцу слишком медленно, то все станции пропускают маркер в режиме повторения, маркер быстро делает очередной оборот и на следующем цикле работы станции уже имеют право захватить маркер и передать свои кадры. Физический уровень технологии FDDI Физический уровень разделен на два подуровня: независимый от среды подуровень PHY (Physical) и зависящий от среды подуровень PMD (Physical Media Dependent). Технология FDDI в настоящее время поддерживает два подуровня PMD: для волоконно-оптического кабеля и для неэкранированной витой пары категории 5. Последний стандарт появился позже оптического и носит название TP-PMD. Оптоволоконный подуровень PMD обеспечивает необходимые средства для передачи данных от одной станции к другой по оптическому волокну. Его спецификация определяет: использование в качестве основной физической среды многомодового волоконно-оптического кабеля 62,5/125 мкм; требования к мощности оптических сигналов и максимальному затуханию между узлами сети. Для стандартного многомодового кабеля эти требования приводят к предельному расстоянию между узлами в 2 км, а для одномодового кабеля расстояние увеличивается до 10-40 км в зависимости от качества кабеля; использование для передачи света с длиной волны в 1300 нм; Подуровень TP-PMD определяет возможность передачи данных между станциями по витой паре. Максимальное расстояние между узлами в соответствии со стандартом TP-PMD равно 100 м. Максимальная общая длина кольца FDDI составляет 100 километров, максимальное число станций с двойным подключением в кольце - 500. |
27. Характеристика технологий Fast Ethernet и 100 VG-AnyLAN. Назрела необходимость в разработке «нового» Ethernet, со скоростью 100 Мбит/с. В результате поисков и исследований специалисты разделились на два лагеря, что в конце концов привело к появлению двух новых технологий - Fast Ethernet и l00VG-AnyLAN. Они отличаются степенью преемственности с классическим Ethernet. Физический уровень технологии Fast Ethernet Все отличия технологии Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Используются три варианта кабельных систем: волоконно-оптический многомодовый кабель, используются два волокна; витая пара категории 5, используются две пары; витая пара категории 3, используются четыре пары. Отказ от коаксиального кабеля привел к тому, что сети Fast Ethernet всегда имеют иерархическую древовидную структуру, построенную на концентраторах, как и сети l0Base-T/l0Base-F. Основным отличием конфигураций сетей Fast Ethernet является сокращение диаметра сети примерно до 200 м, что объясняется уменьшением времени передачи кадра минимальной длины в 10 раз за счет увеличения скорости передачи в 10 раз по сравнению с 10-мегабитным Ethernet. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в полнодуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются только ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства. 3 различных спецификации физического уровня Fast Ethernet: 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type 1; 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5; 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна. Максимальные длины сегментов между источниками кадров (сетевой адаптер, порт моста, порт маршрутизатора, модуль управления сетью итд) 100Base-TX 100м; 100Base-T4 100м; 100Base-FX 412м Особенности технологии 100VG-AnyLAN Технология 100VG-AnyLAN отличается от классического Ethernet в значительно большей степени, чем Fast Ethernet. Главные отличия: - Используется другой метод доступа Demand Priority, который обеспечивает более справедливое распределение пропускной способности сети по сравнению с методом CSMA/CD, Кроме того, этот метод поддерживает приоритетный доступ для синхронных приложений. - Кадры передаются не всем станциям сети, а только станции назначения. - В сети есть выделенный арбитр доступа - концентратор, и это заметно отличает данную технологию от других, в которых применяется распределенный между станциями сети алгоритм доступа. - Поддерживаются кадры двух технологий - Ethernet и Token Ring (именно это обстоятельство дало добавку AnyLAN в названии технологии). - Данные передаются одновременно по 4 парам кабеля UTP категории 3. По каждой паре данные передаются со скоростью 25 Мбит/с, что в сумме дает 100 Мбит/с. В отличие от Fast Ethernet в сетях 100VG-AnyLAN нет коллизий, поэтому удалось использовать для передачи все четыре пары стандартного кабеля категории 3. Сеть 100VG-AnyLAN состоит из центрального концентратора, называемого также корневым, и соединенных с ним конечных узлов и других концентраторов. Допускаются три уровня каскадирования. Каждый концентратор и сетевой адаптер l00VG-AnyLAN должен быть настроен либо на работу с кадрами Ethernet, либо с кадрами Token Ring, причем одновременно циркуляция обоих типов кадров не допускается. Концентратор циклически выполняет опрос портов. Станция, желающая передать пакет, посылает специальный низкочастотный сигнал концентратору, запрашивая передачу кадра и указывая его приоритет. (низкий и высокий). Низкий уровень приоритета соответствует обычным данным (файловая служба, служба печати и т. п.), а высокий приоритет соответствует данным, чувствительным к временным задержкам (например, мультимедиа). Если сеть свободна, то концентратор разрешает передачу пакета. После анализа адреса получателя в принятом пакете концентратор автоматически отправляет пакет станции назначения. Если сеть занята, концентратор ставит полученный запрос в очередь, которая обрабатывается в соответствии с порядком поступления запросов и с учетом приоритетов. Если к порту подключен другой концентратор, то опрос приостанавливается до завершения опроса концентратором нижнего уровня. В технологии l00VG-AnyLAN концентратор при установлении физического соединения выясняет адрес MAC станции. И запоминает его в таблице адресов MAC, аналогичной таблице моста/коммутатора. Отличие концентратора l00VG-AnyLAN от моста/коммутатора в том, что у него нет внутреннего буфера для хранения кадров. Поэтому он принимает от станций сети только один кадр, отправляет его на порт назначения и, пока этот кадр не будет полностью принят станцией назначения, новые кадры концентратор не принимает. Так что эффект разделяемой среды сохраняется. Улучшается только безопасность сети - кадры не попадают на чужие порты, и их труднее перехватить. Технология l00VG-AnyLAN поддерживает несколько спецификаций физического уровня. Первоначальный вариант был рассчитан на четыре неэкранированные витые пары категорий 3,4,5. Позже появились варианты физического уровня, рассчитанные на две неэкранированные витые пары категории 5, две экранированные витые пары типа 1 или же два оптических многомодовых оптоволокна. | 28. Структура составной сети. Ограничения мостов и коммутаторов для построения составной сети. В стандартной модели взаимодействия открытых систем в функции сетевого уровня входит решение следующих задач: передача пакетов между конечными узлами в составных сетях; выбор маршрута передачи пакетов, наилучшего по некоторому критерию; согласование разных протоколов канального уровня, использующихся в отдельных подсетях одной составной сети. Ограничения мостов и коммутаторов Создание сложной, структурированной сети, интегрирующей различные базовые технологии, может осуществляться и средствами канального уровня: для этого могут быть использованы некоторые типы мостов и коммутаторов. Мост или коммутатор разделяет сеть на сегменты, локализуя трафик внутри сегмента, что делает линии связи разделяемыми преимущественно между станциями данного сегмента. Тем самым сеть распадается на отдельные подсети, из которых могут быть построены составные сети достаточно крупных размеров. Однако построение сложных сетей только на основе повторителей, мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения и недостатки. · в топологии получившейся сети должны отсутствовать петли. Действительно, мост/коммутатор может решать задачу доставки пакета адресату только тогда, когда между отправителем и получателем существует единственный путь. · логические сегменты сети, расположенные между мостами или коммутаторами, слабо изолированы друг от друга, а именно не защищены от так называемых широковещательных штормов. Если какая-либо станция посылает широковещательное сообщение, то это сообщение передается всем станциям всех логических сегментов сети. · Сложное упр-е трафиком(необх-мо привлекать прикладной уровень) · реализация транспортной подсистемы только средствами физического и канального уровней, к которым относятся мосты и коммутаторы, приводит к недостаточно гибкой, одноуровневой системе адресации: в качестве адреса назначения используется МАС - адрес, жестко связанный с сетевым адаптером. · не все устр-ва обладают возм-ю трансляции протоколов. Естественное решение в этих случаях - это привлечение средств более высокого, сетевого уровня. Проблема адресации: адрес в такой системе должен иметь стр-ру, сост-ю из 2-х полей: адрес сети и адрес узла 2 подхода к локальной адресации: 1) использовать систему адресаций канального уровня данной технологии 2) ввести адресацию независимую от кан. ур-ня. выгодно на практике. канальные технологии имеют разные стр-ру и кол-во записей | 29. Стек TCP/IP и его связь с моделью ISO OSI. 1,2 - сетевой интерфейс, 3 - интернет(межсетевой), 4,5- транспортный, 6,7 - прикладной OSI - Эталонная модель, практической реализации она не имеет. TCP/IP впервые предложенный в Unix набирает популярность изза Интернета Протоколы прикладного уровня стека TCP/IP работают на компьютерах, выполняющих приложения пользователей. Даже полная смена сетевого оборудования в общем случае не должна влиять на работу приложений, если они получают доступ к сетевым возможностям через протоколы прикладного уровня. Протоколы транспортного уровня уже более зависят от сети, так как они реализуют интерфейс к уровням, непосредственно организующим передачу данных по сети. Однако, подобно протоколам прикладного уровня, программные модули, реализующие протоколы транспортного уровня, устанавливаются только на конечных узлах. Протоколы двух нижних уровней являются сетезависимыми, а следовательно, программные модули протоколов межсетевого уровня и уровня сетевых интерфейсов устанавливаются как на конечных узлах составной сети, так и на маршрутизаторах. Каждый коммуникационный протокол оперирует с некоторой единицей передаваемых данных. Названия этих единиц иногда закрепляются стандартом, а чаще просто определяются традицией. В стеке TCP/IP за многие годы его существования образовалась устоявшаяся терминология в этой области (рис. 5.8). Потоком называют данные, поступающие от приложений на вход протоколов транспортного уровня TCP и UDP. Протокол TCP нарезает из потока данных сегменты. Единицу данных протокола UDP часто называют дейтаграммой (или датаграммой). Дейтаграмма - это общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без установления соединений. К таким протоколам относится и протокол межсетевого взаимодействия IP. Дейтаграмму протокола IP называют также пакетом. В стеке TCP/IP принято называть кадрами (фреймами) единицы данных протоколов, на основе которых IP-пакеты переносятся через подсети составной сети. При этом не имеет значения, какое название используется для этой единицы данных в локальной технологии. · Наибольшее распространение для построения составных сетей в последнее время получил стек TCP/IP. Стек TCP/IP имеет 4 уровня: прикладной, основной, уровень межсетевого взаимодействия и уровень сетевых интерфейсов. Соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно. · Прикладной уровень объединяет все службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям: традиционные сетевые службы типа telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, а также сравнительно новые, такие, например, как протокол передачи гипертекстовой информации HTTP. · На основном уровне стека TCP/IP, называемом также транспортным, функционируют протоколы TCP и UDP. Протокол управления передачей TCP решает задачу обеспечения надежной информационной связи между двумя конечными узлами. Дейтаграммный протокол UDP используется как экономичное средство связи уровня межсетевого взаимодействия с прикладным уровнем. · Уровень межсетевого взаимодействия реализует концепцию коммутации пакетов в режиме без установления соединений. Основными протоколами этого уровня являются дейтаграммный протокол IP и протоколы маршрутизации (RIP, OSPF, BGP и др.). Вспомогательную роль выполняют протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP, протокол группового управления IGMP и протокол разрешения адресов ARP. · Протоколы уровня сетевых интерфейсов обеспечивают интеграцию в составную сеть других сетей. Этот уровень не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей - Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д., для глобальных сетей - Х.25, frame relay, PPP, ISDN и т. д. |
30. Функции протокола IP. Структура заголовка IP-пакета. Основу транспортных средств стека протоколов TCP/IP составляет протокол межсетевого взаимодействия (Internet Protocol, IP). Он обеспечивает передачу дейтаграмм от отправителя к получателям через объединенную систему компьютерных сетей.(интерсеть) В каждой сети, лежащей на пути перемещения пакета, протокол IP вызывает средства транспортировки, принятые в этой сети, чтобы с их помощью передать этот пакет на маршрутизатор, ведущий к следующей сети, или непосредственно на узел-получатель. 1) не ориентирован на установление соединения (Перед IP не ставится задача надежной доставки сообщений от отправителя к получателю. Протокол IP обрабатывает каждый IP-пакет как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими IP-пакетами.) 2) на сетевом уровне дейтаграмма = пакет 3) Отсутствуют мех-мы обнаружения ошибок (отсутствуют квитирование, повторные передачи и. т.д.) Все вопросы обеспечения надежности доставки данных по составной сети в стеке TCP/IP решает протокол TCP, работающий непосредственно над протоколом IP. Именно TCP организует повторную передачу пакетов, когда в этом возникает необходимость. 4) Способность фрагментации пакета при включении его в кадр канального уровня (способность выполнять динамическую фрагментацию пакетов при передаче их между сетями с различными, максимально допустимыми значениями поля данных кадров) IP пакет, проходя через разные канальные уровни должен учитывать технологии. Способность к фрагментации – одна из причин успеха IP. IP-пакет состоит из заголовка и поля данных. Заголовок имеет следующую структуру
Номер версии (4 бит)-версия протокола IP. Используется версия 4 (32 бита), готовится переход на версию 6 (128 бит). Длина заголовка (4 бит)-значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах. Обычно 20 байт (пять 32-битовых слов). Тип сервиса (1 байт). Первые 3 бита - приоритет пакета (от - 0 (нормальный пакет) до - 7 (пакет управляющей информации)). Дальше 3 бита, определяющие критерий выбора маршрута. Выбор осуществляется между тремя альтернативами: малой задержкой, высокой пропускной способностью и высокой достоверностью. Зарезервированные биты имеют нулевое значение. Общая длина (2 байта) - общая длина пакета с учетом заголовка и поля данных. Максимальная длина пакетабайт. При передаче по сетям различного типа длина пакета выбирается с учетом максимальной длины пакета протокола нижнего уровня, несущего IP-пакеты. Если это кадры Ethernet, то выбираются пакеты с максимальной длиной в 1500 байт, умещающиеся в поле данных кадра Ethernet. Идентификатор пакета (2 байта) - для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета. Все фрагменты должны иметь одинаковое значение этого поля. Флаги (3 бита) содержит признаки, связанные с фрагментацией. Установленный бит DF (Do not Fragment) запрещает фрагментировать этот пакет, а установленный бит MF (More Fragments) говорит о том, что данный пакет является промежуточным (не последним) фрагментом. Оставшийся бит зарезервирован. Смещение фрагмента (13 бит) - смещение в байтах поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, подвергнутого фрагментации. Смещение должно быть кратно 8 байт. Время жизни (1 байт) – время (в сек.) в течение которого пакет может перемещаться по сети (задается источником передачи). На маршрутизаторах и в других узлах сети из текущего времени жизни вычитается единица; Если параметр времени жизни станет нулевым до того, как пакет достигнет получателя, этот пакет будет уничтожен. Протокол верхнего уровня (1 байт) указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит информация, Контрольная сумма (2 байта) - рассчитывается только по заголовку. Если контрольная сумма неверна, то пакет будет отброшен, как только ошибка будет обнаружена. IP-адрес источника(32 бита) IP-адрес назначения(32 бита) Опции - используются обычно только при отладке сети. Это поле состоит из нескольких подполей. В этих подполях можно указывать точный маршрут прохождения маршрутизаторов, регистрировать проходимые пакетом маршрутизаторы, помещать данные системы безопасности, а также временные отметки. Выравнивание используется для того, чтобы IP-заголовок заканчивался на 32-битной границе. Выравнивание осуществляется нулями. |
