Технологии локальных сетей. Сравнить особенности технологий Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI. Оборудование локальных сетей. (СЕТИ)

1. Технология Ethernet В этой технологии, разработана спец. Для топологии «шина».различают LLC и MAC доступа, а также метод обнаружения коллизии. Все данные передаваемые по сети помещаются в кадры определенной структуры.В случае когда все станции пытаются одновременно передать кадр данных по общему кабелю назыв. коллизией. Для предотвращения коллизии перед отправкой все слушают кабель. Если распознаются сигналы CS, т.е. какой-то узел передал данные, то станция откладывает до окончания передачи. При коллизии все станции прекращают передачи данных и ожидают в течении некоторого короткого временного интервала, а затем снова делают попытку передачи – это называется разрешением коллизии. Такой метод доступа носит вероятностный канал, успешность получения в своё распоряжения зависит от загрузки сети. При разработки этой технологии предполагалось скорость передачи 10 мб/с. М/у 2-мя кадрами, передаваемые по общей шине должны выдерживать пауза 9,6микросек для приведения в исходное состояние сетевых адаптеров, а также для предотвращения захвата среды передачи одной станции. При обнаружении коллизии помещают 32 битную последовательность в сеть для еще более усиления явления позиции, чтобы все станции распознали эту ситуацию. Для того, чтобы уменьшить кол-во коллизий или для быстрого разрешения коллизий, узел с каждой новой попыткой передачи данных увеличивает длительность паузы м/у попытки по эксполнициальному значению 2.Технология Fast Ethernet Скорость данных сетей 100 мб/с используют тот же метод, что и в Ethernet. CSMA|CD использует манчестерский код: 1.Уменьшили паузу с 9,6 до 0,96 мкс Макс длина кабеля 250 м 1024 узла Манчестерский код 2.Уменьшили расстояние до 100 м. 3. Использование логического кодирования. Выделяют 16 различных кодировок. Выделяют кодировки в которых чередовались 0 и 1,1011010,а виртуальный 00001111 был отброшен. 10111010 – правильная последовательность 0000111 – неправильая Правильная используется для структуры кадра ошибки.В Fast Ethernet присутствуют спецификации 100Base-TX и 100Base-FX. Данные спецификации говорят о том, что использование Fast Ethernet со скоростью 100 мб/с, витая пара, FX-оптоволокно. Вместо Х записывается числовые значения 0 количество выходных пар. 3. Технология Gigabit Ethernet. Данная система имеет иерархическую структуру: участки отдельные компы (или подсети) по 10 мб/с подключаются к портам переключения (свич) скорости 10/100 их выходы по 100 мб/с подключаются к портам переключения 100/1000.В сегментах сети со скоростью 1 ГБ/с используется передача данных по оптоволокну или параллельно и витым парам, используется 5-уровневое представление данных (например с напряжением +2,+1,0, -1,-2 В).Используется кодирование 8В/10В.

Технология Token Ring. Сеть TR работает с 2-мя скоростями 4 Мб/с и 16 Мб/с. Первая ск-сть определена в стандарте 802.5, вторая появилась в результате развития технологии TR. Смешение в 1-ой сети узлов с разными скоростями недопустимо. В сетях TR со скоростью 16 Мб/с исп-ся алг-тм раннего освобождения маркера. Станция отдает маркер сразу после передачи последнего бита кадра не дожидаясь подверждения приема. Для различных видов сообщения назначаются различные приоритеты. Одна из станция в кольце обозначается как активный монитор. Он управляет временем передачи данных, порождает новые маркеры, генерирует диагностические и управляющие кадры. Сущ-ет в ТК 3 различных формата кадров: 1.маркер 2. кадр 3. прерывающая послед-ть. Кадр-маркер состоит из 3-х полей. Каждое по 1 байту. 1-е поле начального ограничителя – состоит из уникальных элект-их импульсов, которые отличаются от импульсов, которыми кодируются 0и1. 2-е поле контроля доступа. 3-е поле конечного ограничителя. Станция может воспользоватся маркером если она получила маркер с приоритетом меньшим или равным ее собственному. Сетевой адаптер если ему не удалось захватить маркер помещает свой приоритет в резервные биты маркера но только если записанный в резервных битах приоритет ниже его собственного. Сначало монитор генерирует маркер вида 7110. Маркер проходит по кольцу. Ни одна из станций захватить маркер сначала не может т.к. ее приоритет < 7но узлы дописывают свое значение в поле резервных битов, поэтому к монитору вернется маркер со значением резервного бита =5. 7115. Заем монитор переписывает знач-е резервн-х битов в приоритет, а резервные биты обнуляет и снова отправляет маркер по кольцу, кот. будет захвачен узлом с приоритетом 5. 5110 Кадр данных состоит из: 1)послед-ть начала кадра 2) адрес получателя 3)адрес отправителя 4) данные 5) последоват-ть контроля кадра 6) последов-ть конца кадра. Поле данных не имеет максимальной длины. Его длина на практике опред-ся временным значением того какдолго некоторая станция может владеть маркерами. Контрольная полседовательность состоит из 4-х байтов которые выполняются по алгаритму, осущест-му циклич-е суммирование по модулю 32.

Технология FDDI. Метод доступа. Структура кадра. Сеть FDDI. Сеть FDDIстроится на основе 2-х оптоволоконных колец,образующих основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. В нормальном режиме работы данные проходят по кабелю первичного кольца. Вторичное кольцо в данном режиме не используется. В первичном кольце данные передаются против часовой стрелки, а во вторичном по часовой стрелке.

В случае отказа первичное кольцо и вторичное кольцо объединяются, образуя вновь единое кольцо. При множественных отказах сеть распадается на несколько несвязанных сетей. В данной технологии используется специальный метод доступа, близкий к маркерному методу. В данном методе отсутствуют приоритеты кадров. Трафик делится на синхронный и асинхронный, причём синхронный обслуживается даже при перегрузке сети. Отличия: -- время удержания маркера не является постоянной величиной. Это время зависит от загрузки сети; -- изменение времени передачи маркера в основном касается асинхронной передачи, которая допускает некоторую задержку получения передачи кадров; -- управление доступом распределено между его станциями. Каждая станция при прохождении через неё маркера сама определяет, может ли она его захватить и на какое время. Если у станции есть синхронные кадры, то она всегда может захватить маркер на определённое время, установленное администратором. Если у станции имеются асинхронные кадры, то условия захвата определяются следующим образом: станция ведёт таймер времени оборота маркера по кольцу, а также счётчик опозданий маркера. Время оборота маркера = значению максимального времени оборота маркера выбранного при инициализации кольца.

Счётчик всегда сбрасывается в 0, когда маркер проходит через станцию. Если маркер опаздывает, счётчик наращивается на единицу, фиксируя факт опоздания, а таймер не обнуляется, а продолжает время опоздания. Маркер может захватить станцию только тогда, когда маркер прибывает вовремя или раньше, т.е. когда счётчик =0. Время удержания маркера управляется таймером и станция удерживает маркер в течение периода равного Topr – TRT. В данной технологии определены ещё 2 механизма доступа к кольцу: 1) Маркер задаётся уровень приоритета и каждому уровню приоритета соответствует своё время удержания. 2) Использование «сдерживающего» маркера, с помощью которого 2 станции обмениваются данными по кольцу. Если таймер истечёт ещё раз, когда уже у счётчика опозданий значение единица (маркер опаздывает во второй раз) порождается процедура инициализации кольца – вычисляется новое значение параметра Topr. Для проведения этой процедуры станции обмениваются кадрами MAC- уровня. Эти кадры имеют значение 11000011, а также 4-байтовое поле, в котором находится значение времени оборота маркера. По сети информация передаётся в форме 2-х блоков: 1) кадра и 2) маркера PA | SD | FC | DA | SA | INFO | FCS | ED | FS (FC состоит из CLFFZZZZ). Расшифровки: PA – определяет начало кадра, как min из 16 символов для вхождения в синхронизацию с принимающим устройством; SD – состоит из пары символов для обозначения начала управляющих символов; FC - идентифицирующий тип кадра, состоит из 8 полей:(С – если 1, то синхронный кадр, если 0,то асинхронный кадр; L – длинна кадра; FF – если 01 – пользовательские данные, 00 – служебные данные, 10 – сигнал о логической неисправности и необходимости свёртки кольца, 11 – кадр управления; ZZZZ – детализирует тип кадра); DA – адрес получателя; SA – адрес отправителя; INFO – данные для передачи (до 4478 байт). В нём можно также расположить маршрутную информацию; FCS – контрольная последовательность, которая содержит 32-хбитную последовательность рассчитанную по методу CRC – 32; ED – содержит единственный символ, обозначающий границу кадра; FS – статус кадра, в который записана индикация ошибки и копирование кадра… Каждая индикация кодируется одним символом (0 или 1) 0 – успешно, 1 – наличие ошибки.

Оборудование локальных сетей. Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные — через wi-fi, bluetooth, GPRS и прочих средств. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или WiFi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, TokenRing, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP).

Маршрутизатор или роутер— сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определённых правил, принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети. Работает на более высоком уровне, нежели коммутатор и сетевой мост. Хаб и Маршрутизатор это ни одно и то же! Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем). Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы. Мост, сетевой мост, бридж (калька с англ. Bridge) — сетевое оборудование для объединения сегментов локальной сети. Сетевой мост работает на втором уровне модели OSI, обеспечивая ограничение домена коллизий (в случае сети Ethernet). Формальное описание сетевого моста приведено в стандарте IEEE 802.1D