Високоскоростни Ethernet технологии. Функционална организация на мрежата. Методи за пренос на данни. P1: Ортогонално честотно мултиплексиране. Q3: Функционална мрежова организация

Ефективното използване на IP е невъзможно без използването на мрежови технологии. Компютърната мрежа е колекция работни станции(например базирани на персонални компютри), свързани помежду си канали за предаване на данни,през които те циркулират съобщения.Мрежовите операции се управляват от набор от правила и споразумения - мрежов протокол,който определя изискванията за сътрудничествотехнически параметри на оборудване, сигнали, формати на съобщения, методи за откриване и коригиране на грешки, алгоритми за работа на мрежови интерфейси и др.

Локалните мрежи дават възможност за ефективно използване на системни ресурси като бази данни, периферни устройства като лазерни принтери, високоскоростни магнитни дискове с голям капацитет и др., както и използване на електронна поща.

Глобалните мрежи се появиха, когато беше създаден протокол, който позволяваше локалните мрежи да се свързват една с друга. Това събитие обикновено се свързва с появата на двойка взаимосвързани протоколи - Transmission Control Protocol / TCP/IP Internet Protocol (Предаване контрол протокол/ интернет протокол), които на 1 януари 1983 г. бяха вързани в единна система ARPANET и информационната мрежа на отбраната на САЩ. Така се създава „мрежата от мрежи” – Интернет. Друго важно събитие в историята на Интернет е създаването на разпределената хипертекстова информационна система WWW (от английски, World Wide Мрежа - "Световната мрежа"). Това стана възможно благодарение на разработването на набор от правила и изисквания, които улесняват писането на софтуер за работни станции и сървъри. И накрая, третото важно събитие в историята на Интернет беше разработването на специални програми, които улесняват търсенето на информация и обработват текстови документи, изображения и звуци.

Интернет мрежата се състои от компютри, които са нейните постоянни възли (те се наричат домакинот английски домакин- собственик) и терминали,които се свързват с хоста. Хостовете са свързани помежду си чрез интернет протокол и всеки персонален компютър може да се използва като терминал, като на него се стартира специална програма програма емулатор.Такава програма му позволява да се „преструва“ на терминал, тоест да възприема командите по същия начин и да изпраща същите отговорни сигнали като истински терминал. За да реши проблема с отчитането на милиони персонални компютри, свързани в една мрежа, Интернет използва уникални кодове - номер и име, които се присвояват на всеки компютър. Имената на държавите се използват като част от името (Русия - RU, Великобритания - UK, Франция - FR), а в САЩ - видове организации (търговски - COM, образователна система EDU, мрежови услуги - NET).

За да се свържете с мрежата, използвайки интернет протокола, трябва да се съгласите с организацията на доставчика (от англ. доставчик - доставчик), който ще пренасочва информацията, използвайки TCP/IP мрежовия протокол по телефонни линии към даден компютър чрез специално устройство - модем.Обикновено, когато се регистрира нов абонат, интернет доставчиците му предоставят специално написан софтуерен пакет, който автоматично инсталира необходимия мрежов софтуер на компютъра на абоната.

Интернет предоставя на потребителите много различни ресурси. От гледна точка на използването на Интернет за образователни цели най-голям интерес представляват две - системата за файлови архиви и базата данни на World Wide Web (WWW, World Wide Web),

Файловата архивна система става достъпна чрез FTP протокола { Файл Трансфер протокол - протокол за прехвърляне на файлове); Тази архивна система се нарича FTP архиви. FTP архивите са разпределено хранилище на различни данни, натрупани в продължение на 10-15 години. Всеки потребител може да получи анонимен достъп до това хранилище и да копира материали, които го интересуват. Командите на протокола FTP определят параметрите на канала за пренос на данни и самия процес на прехвърляне, както и естеството на работа с файловата система. FTP протоколът позволява на потребителите да копират файлове от един свързан в мрежа компютър на друг. Друго средство - протоколът за мрежов машинен достъп Telnet ви позволява да се свържете с друг терминал по същия начин, както се свързвате по телефона с друг абонат, и да си сътрудничите с него.

Характеристика на разпределената хипертекстова информационна система WWW е използването на хипертекстови връзки, които позволяват преглед на материалите в реда, в който са избрани от потребителя.

WWW се основава на четири крайъгълни камъка:

език за маркиране на хипертекст на HTML документ;

универсален метод за URL адресиране;

HTTP протокол за доставка на хипертекстови съобщения;

общ CGI шлюз.

Стандартният обект за съхранение в база данни е HTML документ, който има съответен обикновен текстов файл. Клиентските заявки се обслужват от програма, наречена HTTP- сървър.Той реализира комуникация чрез HTTP протокол { Хипер текст Трансфер протокол - Hypertext Transfer Protocol), който е добавка към TCP/IP - стандартния интернет протокол. Завършеният информационен обект, който се показва от програмата от клиента на потребителя при достъп до информационен ресурс, е страница WWW бази данни,

Местоположението на всеки ресурс се определя унифициранилокатор на ресурси за баняURL адрес(от английски Униформа Ресурс Локатор). Стандартният URL адрес се състои от четири части: формат на предаване (тип протокол за достъп), името на хоста, на който се намира исканият ресурс, пътя до този файл и името на файла. Използвайки системата за именуване на URL адреси, връзките в хипертекст описват местоположението на документа. Комуникацията с всички мрежови ресурси се осъществява чрез един потребителски интерфейс CUI (често срещани Потребител Интерфейс). Основната цел на този инструмент е да осигури еднакъв поток от данни между сървъра и приложната програма, която работи под негов контрол. Прегледът на информационен ресурс се извършва с помощта на специални програми - браузъри(от английски разглеждате - прочетете, прегледайте).

Терминът "браузър" не се отнася за всички интернет ресурси, а само за тази част от тях, която се нарича "World Wide Web". Само тук се използва протоколът HTTP, който е необходим за предаване на документи, написани с помощта на езика HTML, а браузърът е програма, която разпознава кодовете за форматиране на HTML на прехвърления документ и го показва на екрана на компютъра във формата, предвидена от автора , с други думи, програма, която преглежда HTML документ.

Към днешна дата са разработени голям брой браузър програми за Интернет. Сред тях са Netscape Navigator, MS Internet Explorel, Mosaic, Tango, Ariadna, Cello, Lynx.

Нека да разгледаме как работят зрителите (браузърите).

Обработката на данни в HTTP се състои от четири етапа: отваряне на връзка, препращане на съобщението за заявка, препращане на данните за отговор и затваряне на връзката.

За да отвори връзка, визуализаторът на World Wide Web се ​​свързва с HTTP сървъра (уеб сървър), посочен в URL адреса. След като връзката бъде установена, WWW визуализаторът изпраща съобщение със заявка. Той казва на сървъра какъв документ е необходим. След обработка на заявката, HTTP сървърът изпраща исканите данни към WWW сървъра. Всички тези действия се виждат на екрана на монитора - всичко това се извършва от браузъра. Потребителят вижда само основната функция, която се състои в показване, тоест подчертаване на хипервръзки от общия текст. Това се постига чрез промяна на модела на показалеца на мишката: когато показалецът удари хипервръзка, той се завърта от "стрелка" в "сочещ пръст" - ръка с протегнат показалец. Ако щракнете върху бутона на мишката в този момент, браузърът ще „отиде“ на адреса, посочен в хипервръзката.

Технологията за работа с HTTP сървър е толкова проста и евтина, че няма ограничения за създаване на WWW-подобна система в рамките на отделна организация. Тъй като трябва да имате само вътрешна локална мрежа с TCP/IP протокол, можете да създадете малък (в сравнение с глобалния) хипертекст „Web“.Тази технология за създаване на локални мрежи, подобни на Интернет, се нарича Intranet.

В момента повече от 30 терабита информация се преместват месечно в Интернет (това са приблизително 30 милиона книги от по 700 страници), а броят на потребителите, според различни оценки, варира от 30 до 60 милиона души.

Нови изисквания за ефективност мрежи, представени модерни приложения, като мултимедия, разпределени изчисления и онлайн системи за обработка на транзакции, създават спешна необходимост от разширяване на съответните стандарти.

Обичайните десет мегабита Ethernet, за дълго времезаемащи доминираща позиция, поне гледайки от Русия, активно се заменят с по-модерни и значително повече бързи технологиипредаване на данни.

На пазара висока скорост(повече от 100 Mbit/s) мрежи, преди няколко години представени само от FDDI мрежи, днес се предлагат около дузина различни технологии, както развиващи съществуващи стандарти, така и базирани на концептуално нови. Сред тях трябва да се отбележи специално:

· Доброто старо оптично влакно FDDI интерфейс, както и неговата разширена версия, FDDI II, специално пригодена за работа с мултимедийна информация, и CDDI, която реализира FDDI върху медни кабели. Всички версии FDDIподдържа скорост на трансфер на данни от 100 Mbit/s.

· 100Base X Ethernet, което е високоскоростно Ethernetс множествен достъп между и откриване на сблъсък. Тази технология е обширно развитие на стандарта IEEE802.3.

· 100Base VG AnyLAN, нова строителна технология локални мрежи, поддържащи формати на данни Ethernet и Token Ringсъс скорост на трансфер 100 Mbit/s по стандарт усукани двойкии оптични влакна.

· Gigabit Ethernet . Продължаващо развитие на мрежите Ethernet и Fast Ethernet.

· банкомат, технология за предаване на данни, която работи както на съществуващо кабелно оборудване, така и на специални оптични комуникационни линии. Поддържа скорости на обмен от 25 до 622 Mbit/s с перспектива за увеличаване до 2,488 Gbit/s.

· Fibre Channel, физическа превключваща оптична технология, предназначена за приложения, изискващи свръхвисоки скорости. Ориентири - клъстерни изчисления, организация на взаимодействието между суперкомпютри и високоскоростни масиви за съхранение, поддръжка на връзки като работна станция- суперкомпютър. Декларираните скорости на обмен варират от 133 Mbit до гигабита в секунда (и дори повече).

Очертанията на технологията са примамливи, но далеч не са ясни. FFOL (FDDI Следвайте в LAN), инициативи ANSI, предназначени да заменят в бъдеще FDDIс ново ниво на производителност от 2,4 GB/sec.

банкомат

банкомат- дете телефонни компании. Тази технология не е разработена с оглед на компютърните мрежи за данни. банкоматкоренно различни от конвенционалните мрежови технологии. Основната единица за предаване в този стандарт е клетката, за разлика от обичайния пакет. Клетката съдържа 48 байта данни и 5 байта заглавка. Това е отчасти, за да се осигури много ниска латентност на предаване. мултимедийни данни. (Всъщност размерът на клетката беше компромис между американските телефонни компании, които предпочитат размер на клетката от 64 байта, и европейските телефонни компании, които предпочитат 32 байта).

устройства банкоматустановяват комуникация помежду си и предават данни чрез виртуални комуникационни канали, които могат да бъдат временни или постоянни. Постоянният комуникационен канал е пътят, по който се предава информацията. Той винаги остава отворен, независимо от трафика. Временните канали се създават при поискване и се затварят веднага след приключване на предаването на данни.

От самото начало банкомате проектирана като комутационна система, използваща виртуални комуникационни канали, които осигуряват предварително определено ниво на качество на услугата (Quality of Service - QoS) и поддържат постоянни или променливи скорости на трансфер на данни. Моделът QoS позволява на приложенията да поискат гарантирана скорост на трансфер между дестинация и източник, независимо от сложността на пътя между тях. Всеки банкомат- един превключвател, комуникирайки с друг, избира път, който гарантира изискваната от приложението скорост.

Ако системата не може да удовлетвори заявката, тя съобщава това на приложението. Вярно е, че съществуващите протоколи за пренос на данни и приложения нямат концепция за QoS, така че това е друга страхотна функция, която никой не използва.

Поради наличието на такива полезни свойства банкоматНикой не е изненадан от общото желание за продължаване на подобряването на този стандарт. Но досега съществуващите хардуерни реализации са доста ограничени от оригиналния подход, който се фокусира върху други, некомпютърни задачи.

Например, банкоматняма вградена система за уведомяване за излъчване (това е типично за банкомат, има идея, но няма стандарт). И въпреки че излъчваните съобщения са постоянно главоболие за всеки администратор, в някои случаи те са просто необходими. Клиент, който търси сървър, трябва да може да изпрати съобщение „Къде е сървърът?“ и след това, след като получи отговор, да изпрати своите заявки директно на желания адрес.

Форум банкоматспециално разработени спецификации за мрежова емулация - LANемулация (LANE). ЛЕНАсе превръща в ориентирана от точка до точка банкоматмрежа в нормална, където клиентите и сървърите я виждат като нормална мрежа за излъчване, използваща IP протокол(и скоро IPX). ЛЕНАсе състои от четири различни протокола: Протокол за конфигурация на сървъра ( Услуга за конфигуриране на LAN емулация - LECS), сървърен протокол ( LAN сървър за емулация - LES), общ протокол за излъчване и неизвестен сървър ( Излъчване и неизвестен сървър - BUS) и клиентски протокол ( Клиент за LAN емулация - LEC).

Когато клиентът използва ЛЕНАсе опитва да се свърже с мрежата банкомат, тогава първоначално използва протокола LECS. Тъй като банкоматне поддържа излъчване на съобщения, форум банкоматопределен специален адрес LECS, който вече никой друг не използва. Изпращайки съобщение на този адрес, клиентът получава съответния адрес LES. Ниво LESосигурява необходимите функции ELAN (емулирана LAN). С тяхна помощ клиентът може да получи адреса АВТОБУСНИ услугии му изпрати съобщение „такъв и такъв клиент се свърза“, така че след това АВТОБУСнивото може при получаване на съобщение да го препрати на всички регистрирани клиенти.

За да използвате банкоматтрябва да се използват протоколи L.E.C.. L.E.C.работи като конвертор, емулиращ нормалната мрежова топология, която предполага IP. Тъй като ЛЕНАсамо модели Ethernet, тогава може да елиминира някои стари технологични грешки. Всеки ELANможе да използва различни размери на опаковката. ELAN,който обслужва станции, свързани чрез обикновен Ethernet, използва 1516 байтови пакети, докато ELANосигурявайки комуникация между сървърите, можете да изпращате пакети от 9180 байта. Всичко е контролирано L.E.C..

L.E.C.прихваща излъчваните съобщения и ги изпраща АВТОБУС. Кога АВТОБУСполучи такова съобщение, изпраща копие от него на всеки регистриран L.E.C.. В същото време, преди да изпрати копия, той преобразува пакета обратно в Ethernet-форма, посочваща адреса на излъчване вместо вашия адрес.

48-байтовият размер на клетката плюс петбайтов хедър означава, че само 90,5% от честотната лента се изразходва за предаване полезна информация. Така реалната скорост на трансфер на данни е само 140 Mbit/s. И това не взема предвид режийните разходи за установяване на комуникации и други взаимодействия на услуги между различни нива на протоколи - BUS и LECS.

банкомат- сложна технология и засега използването й е ограничено ЛЕНА. Всичко това силно възпрепятства широкото приемане на този стандарт. Вярно е, че има основателна надежда, че наистина ще се използва, когато се появят приложения, които могат да се възползват банкоматдиректно.

банкомат- това съкращение може да означава технология за асинхронен трансфер на данни ( Режим на асинхронен трансфер), не само Adobe Type Managerили Банкомат, което може да изглежда по-познато на мнозина. Тази технология за изграждане на висока скорост компютърни мрежис комутация на пакети се характеризира с уникална мащабируемост от малки локални мрежи със скорост на обмен 25-50 Mbit/s до трансконтинентални мрежи.

Средата за предаване е или усукана двойка (до 155 Mbit/s) или оптично влакно.

банкомате развитие STM (режим на синхронен трансфер)), технология за предаване на пакети данни и реч на големи разстояния, традиционно използвани за изграждане на телекомуникационни магистрали и телефонни мрежи. Затова на първо място ще разгледаме STM.

STM модел

STMе мрежов механизъм с комутация на връзка, при който връзката се установява преди да започне предаването на данни и се прекратява след завършването му. По този начин комуникационните възли придобиват и държат канала, докато сметнат за необходимо да прекъснат връзката, независимо дали предават данни или мълчат.

Данни в STMпредавани чрез разделяне на цялата честотна лента на канала на основни предавателни елементи, наречени времеви канали или слотове. Слотовете са комбинирани в клетка, съдържаща фиксиран брой канали, номерирани от 1 до N. На всеки слот е присвоена една връзка. Всеки от клиповете (може да има и няколко от тях - от 1 до M) определя свой собствен набор от връзки. Клипът предоставя своите слотове за установяване на връзка с период T. Гарантирано е, че през този период необходимият клип ще бъде наличен. Параметрите N, M и T се определят от съответните комитети по стандартизация и се различават в Америка и Европа.

В рамките на канала STMвсяка връзка е свързана с фиксиран номер на слот в конкретен държач. След като слот бъде заловен, той остава на разположение на връзката за целия живот на тази връзка.

Не е ли малко като гара, от която тръгва влак в определена посока с период Т? Ако сред пътниците има някой, за когото този влак е подходящ, той взема свободно място. Ако няма такъв пътник, мястото остава празно и не може да бъде заето от друг. Естествено, капацитетът на такъв канал се губи и е невъзможно да се осъществят всички потенциални връзки (M*N) едновременно.

Преход към банкомат

Проучвания на приложението оптични каналив трансокеански и трансконтинентален мащаб разкриха редица характеристики на предаването на данни различни видове. В съвременните комуникации могат да се разграничат два вида заявки:

Предаване на данни, които са устойчиви на някои загуби, но критични за възможни забавяния (например телевизионни сигнали с висока разделителна способност и аудио информация);

Прехвърляне на данни, което не е много критично за забавяне, но не позволява загуба на информация (този тип прехвърляне, като правило, се отнася за обмен между компютър).

Предаването на хетерогенни данни води до периодична поява на заявки за услуги, изискващи висока честотна лента, но малко време за предаване. Един възел понякога изисква пикова производителност на канала, но това се случва сравнително рядко, като отнема, да речем, една десета от времето. За този тип канал е реализирана една от десет възможни връзки, което естествено намалява ефективността на използването на канала. Би било чудесно, ако е възможно да прехвърлите временно неизползван слот на друг абонат. Уви, в рамките на модела STMтова е невъзможно.

Модел банкомате приет по същото време AT&Tи няколко европейски телефонни гиганта. (Между другото, това може да доведе до появата на два спецификационни стандарта наведнъж банкомат.)

Основната идея беше, че няма нужда от строго съответствие между връзката и номера на слота. Достатъчно е да прехвърлите идентификатора на връзката заедно с данните към всеки свободен слот, като същевременно направите пакета толкова малък, че в случай на загуба загубата лесно ще бъде попълнена. Всичко това много прилича на превключване на пакети и дори се нарича нещо подобно: „бързо превключване на кратки пакети с фиксирана дължина“. Кратките пакети са много привлекателни за телефонните компании, които се стремят да запазят аналоговите линии STM.

На линия банкоматдва възела се намират един друг с помощта на „идентификатор на виртуална връзка“ ( Идентификатор на виртуална верига - VCI), използвани вместо номерата на слотовете и скобите в модела STM. Бързият пакет се изпраща до същия слот като преди, но без никаква индикация или идентификатор.

Статистическо мултиплексиране

Бързото превключване на пакети решава проблема с неизползваните слотове чрез статистическо мултиплексиране на множество връзки на една връзка според техните параметри на трафика. С други думи, ако голям брой съединения са пулсирани (съотношението на пикова към средна активност е 10 или повече към 1), се надяваме, че пиковете на активност на различни съединения няма да съвпадат твърде често. Ако има съвпадение, един от пакетите се буферира, докато не станат налични свободни слотове. Този метод за организиране на връзки с правилно избрани параметри ви позволява ефективно да зареждате канали. Статистическо мултиплексиране, което не е възможно в STM, и е основното предимство банкомат.

Типове мрежови потребителски интерфейси на ATM

На първо място, това е интерфейс, фокусиран върху свързване към локални мрежи, които работят с рамки за данни (семейства IEEE 802.x и FDDI). В този случай интерфейсното оборудване трябва да излъчва кадри локална мрежакъм мрежов преносен елемент банкоматдействайки като глобален гръбнак, свързващ два сегмента от локалната мрежа, които са значително отдалечени един от друг.

Алтернатива може да бъде интерфейс, предназначен да обслужва крайни възли, които директно управляват формати на данни банкомат. Този подход позволява да се повиши ефективността на мрежите, които изискват значително количество данни за предаване. За свързване на крайни потребители към такава мрежа се използват специални мултиплексори.

За да администрира такава мрежа, всяко устройство изпълнява определен „агент“, който поддържа обработка на административни съобщения, управление на връзки и обработка на данни от съответния протокол за управление.

Формат на данни за банкомат

Найлонов плик банкоматопределени от специална подкомисия ANSI, трябва да съдържа 53 байта.

5 байта са заети от хедъра, останалите 48 са съдържанието на пакета. Заглавието съдържа 24 бита за идентификатора. VCI, 8 бита са контролни бита, останалите 8 бита са запазени за контролната сума. От 48 байта на частта със съдържание, 4 байта могат да бъдат разпределени за специален слой за адаптация банкомат, а 44 - всъщност за данните. Байтовете за адаптиране позволяват комбинирането на къси пакети банкоматв по-големи обекти, като рамки Ethernet. Контролното поле съдържа служебна информация за пакета.

ATM протоколен слой

място банкоматв модел на седем нива ISO- някъде около нивото на трансфер на данни. Вярно е, че е невъзможно да се установи точно съответствие, тъй като банкоматсе занимава с взаимодействието на възлите, контрола на преминаването и маршрутизирането и това се прави на ниво подготовка и предаване на пакети банкомат. Все пак точно съответствие и позиция банкоматв модела ISOне толкова важно.По-важното е да разберете как да взаимодействате със съществуващите мрежи TCP/IPи в ОС Функции с приложения, които изискват директно взаимодействие с мрежата.

Приложения, които имат директен интерфейс банкомат, са налични предимствата, предоставени от хомогенна мрежова среда банкомат.

Основното натоварване е на ниво „Управление на виртуални връзки“. банкомат", дешифрира конкретни заглавки банкомат, който установява и прекъсва връзки, извършва демултиплексиране и извършва действията, изисквани от него от контролния протокол.

Физически слой

Въпреки че физическият слой не е част от спецификацията банкомат, той се взема предвид от много комитети по стандартизация. Главно като физическо нивоспецификацията се преразглежда СОНЕТ (Синхронна оптична мрежа) е международен стандарт за високоскоростно предаване на данни. Дефинирани са четири вида стандартни обменни курсове: 51, 155, 622 и 2400 Mbit/s, съответстващи на международната йерархия на цифровото синхронно предаване ( Синхронна цифрова йерархия - SDH). SDHопределя как данните се фрагментират и предават синхронно по оптични връзки, без да се изисква синхронизиране на каналите и тактовите честоти на всички възли, включени в процеса на прехвърляне и възстановяване на данни.

Контрол на потока от данни

Защото висока производителностмрежи банкоматмеханизъм, традиционно използван в мрежите TSR, неподходящ. Ако контролът на преминаването е възложен на обратна връзка, тогава през времето до сигнала обратна връзка, след като е изчакал каналът да бъде разпределен и след като е преминал през всички етапи на трансформация, достигне източника, той ще има време да прехвърли няколко мегабайта към канала, не само причинявайки претоварване, но евентуално напълно блокирайки източника на претоварване .

Повечето организации по стандартизация са съгласни с необходимостта от холистичен подход за преминаване на проверката. Същността му е следната: управляващите сигнали се генерират, когато данните преминават през всяка част от веригата и се обработват във всеки най-близък предавателен възел. След като получи съответния сигнал, потребителският интерфейс може да избере какво да направи - да намали скоростта на предаване или да информира потребителя, че е настъпило препълване.

По принцип идеята за контрол на трафика в мрежите банкоматсе свежда до повлияване на локален сегмент, без да засяга сегментите, които се справят добре, и постигане на максимален честотна лентакъдето е възможно.

100VG-AnyLAN

През юли 1993 г. по инициатива на фирми AT&TИ Hewlett-Packardбеше организирана нова комисия IEEE 802.12, предназначени да стандартизират нови технологии 100BaseVG. Тази технология беше високоскоростно разширение на стандарта IEEE 802.3(също известен като 100BaseT, или Ethernetна усукана двойка).

През септември компанията IBMпредлага да се комбинира поддръжка в новия стандарт EthernetИ Token Ring. Променено е и името нова технология - 100VG-AnyLAN.

Технологията трябва да поддържа както съществуващи мрежови приложения, така и новосъздадени. Това се постига чрез едновременна поддръжка на формати на кадри с данни и Ethernet, и Token Ring, което гарантира прозрачността на мрежите, изградени с помощта на нова технология за съществуващи програми.

От известно време кабелите с усукана двойка заместват коаксиалните кабели навсякъде. Предимствата му са по-голяма мобилност и надеждност, ниска цена и по-лесно мрежово администриране. Тук тече и процесът на подмяна на коаксиалните кабели. Стандартен 100VG-AnyLANе фокусиран както върху усукани двойки (всяка съществуваща кабелна система е подходяща за използване), така и върху оптични линии, които позволяват значително разстояние между абонатите. Използването на оптично влакно обаче не влияе на скоростта на обмен.

Топология

Тъй като 100VGпредназначени да заменят Ethernet и Token Ring, той поддържа топологиите, използвани за тези мрежи (съответно логически обща шина и Token Ring). Физическата топология е звезда, не се допускат цикли или разклонения.

С каскадна връзка хъбовеМежду тях е разрешена само една комуникационна линия. Формирането на резервни линии е възможно само ако в даден момент е активна точно една.

Стандартът предвижда до 1024 възела в един мрежов сегмент, но поради намалената производителност на мрежата реалният максимум е по-скромен - 250 възела. Подобни съображения определят максималното разстояние между най-отдалечените възли - два километра и половина.

За съжаление, стандартът не позволява комбинирането в един сегмент на системи, които едновременно използват формати Ethernet и Token Ring. За такива мрежи има специални 100VG-AnyLANмостове Token Ring-Ethernet. Но в случай на конфигурация 100VG-Ethernetсегмент Ethernetс нормална скорост на трансфер (10 Mbit/s) може да се свърже с помощта на прост преобразувател на скоростта.

Оборудване

Средства за предаване . За 100Base-T Ethernetизползват се кабели, съдържащи четири неекранирани усукани двойки. Една двойка се използва за предаване на данни, една двойка се използва за разрешаване на конфликти; останалите две двойки не се използват. Очевидно предаването на данни по четирите двойки ще ви даде четирикратна печалба. Замяна на стандартния код "Манчестър" с по-ефективен - 5B6B NRZ- дава печалба почти два пъти по-голяма (поради предаването на два бита данни в един такт). По този начин, само с леко увеличение на носещата честота (около 20%), производителността на комуникационната линия се увеличава десетократно. При работа с екранирани кабели, типични за мрежите Token Ring, се използват две усукани двойки, но на двойно по-висока честота (поради факта, че кабелът е екраниран). При предаване по такъв кабел всяка двойка се използва като фиксиран еднопосочен канал. Едната двойка носи входни данни, другата носи изход. Стандартно премахваневъзли, на които са гарантирани параметрите на предаване - 100 метра за двойки от трета и четвърта категория и 200 метра за пета.

Могат да се използват двойки оптични влакна. Благодарение на този превозвач изминатото разстояние се увеличава до два километра. Както при екранирания кабел, се използва двупосочна връзка.

Главини 100VGмогат да бъдат свързани каскадно, което осигурява максимално разстояние между възлите в един сегмент по неекранирани кабели до 2,5 километра.

Хъбове . Главното действащо лице в изграждането на мрежата 100VG-AnyLANе хъб(или хъб). Всички мрежови устройства, независимо от тяхното предназначение, са свързани към хъбове. Има два типа връзки: за връзка нагоре и връзка надолу. Под връзка „нагоре“ имаме предвид връзка с хъбпо-високо ниво. „Надолу“ е връзка към крайни възли и хъбове от по-ниско ниво (един порт за всяко устройство или хъб).

За защита на данните от неоторизиран достъп са реализирани два режима на работа за всеки порт: поверителен и публичен. В поверителен режим всеки порт получава само съобщения, адресирани директно до него, в публичен режим - всички съобщения. Обикновено публичният режим се използва за свързване на мостове и рутери, както и различни видове диагностично оборудване.

За да се подобри производителността на системата, данните, адресирани до конкретен възел, се предават само на него. Данните, предназначени за излъчване, се буферират до края на предаването и след това се изпращат до всички абонати.

100VG-AnyLAN и OSI модел

В предвидения стандарт IEEE 802.12, 100VG-AnyLANопределени на ниво предаване на данни (2-ро ниво на седемстепенния модел ISO) и на физическо ниво (1-во ниво ISO).

Нивото на трансфер на данни е разделено на две поднива: контрол на логическа връзка ( LLC - Контрол на логическата връзка) и контрол на достъпа до медиите ( MAC - Среден контрол на достъпа).

Стандартен OSIСлоят на връзката за данни е отговорен за осигуряването на надежден трансфер на данни между два мрежови възела. Получавайки пакет за предаване от по-висок мрежов слой, слоят на връзката за данни прикрепя адресите на получателя и източника към този пакет, формира набор от рамки за предаване от него и осигурява излишъка, необходим за откриване и коригиране на грешки. Слоят за връзка с данни осигурява поддръжка за формати на рамки Ethernet и Token Ring.

Горно подниво - контрол на логическата връзка - осигурява режими на предаване на данни със и без установяване на връзка.

Долно подниво - контрол на достъпа до медиите - по време на предаване, осигурява окончателното формиране на рамката за предаване в съответствие с протокола, внедрен в този сегмент ( IEEE 802.3 или 802.5). Ако говорим за получаване на пакет, подслоят определя съответствието на адреса, проверява контролната сума и определя грешките при предаване.

Логично MAC- Подслоят може да бъде разделен на три основни компонента: протокол за приоритет на заявката, система за тестване на връзката и система за подготовка на рамка за предаване.

Протокол за приоритет на заявката - Протокол за приоритет на търсенето (DPP)- тълкувани от стандарта 100VG-AnyLANкато неразделна част MAC подслой. DPPопределя реда, в който се обработват заявките и се установяват връзките.

Когато краен възел е готов да предаде пакет, той изпраща заявка с нормален или висок приоритет към концентратора. Ако възелът няма какво да изпрати, той изпраща "свободен" сигнал. Ако възелът не е активен (например компютърът е изключен), той естествено не изпраща нищо. В случай на каскадно свързване на хъбове, когато предавателен възел поиска заявка от хъб от по-ниско ниво, последният излъчва заявката „нагоре“.

Хъбциклично проверява портовете, за да определи тяхната готовност за предаване. Ако няколко възела са готови да предават едновременно, хъбът анализира техните заявки въз основа на два критерия - приоритет на заявката и физически номер на порта, към който е свързан предавателният възел.

Заявките с висок приоритет естествено се обработват първи. Такива приоритети се използват от приложения, които са критични за времето за реакция, като пълноформатни мултимедийни системи. Мрежовият администратор може да асоциира специални портове с висок приоритет. За да се избегнат загуби на производителност, се въвежда специален механизъм, който предотвратява присвояването на висок приоритет на всички заявки, произхождащи от един възел. Множество заявки с висок приоритет, направени едновременно, се обработват според адреса на физическия порт.

След като всички заявки с висок приоритет бъдат обработени, заявките с нормален приоритет се обработват в реда, определен също от адреса на физическия порт. За да се осигури гарантирано време за отговор, нормална заявка, която е изчакала 200-300 милисекунди, получава висок приоритет.

При запитване на порт, към който е свързан хъб от по-ниско ниво, се инициира запитване на неговите портове и едва след това запитването на портове от по-високо ниво се възобновява. хъб. По този начин всички крайни възли се анкетират последователно, независимо от нивото на концентратора, към което са свързани.

Система за тестване на връзката . При тестване на връзки, станцията и нейните хъбобмен на специални тестови пакети. В същото време всички останали центрове получават известие, че някъде в мрежата се провежда тестване. В допълнение към проверката на връзките можете да получите информация за типовете устройства, свързани към мрежата ( хъбове, мостове, шлюзове и крайни възли), техните режими на работа и адреси.

Връзките се тестват всеки път, когато се инициализира възел и всеки път, когато се превиши определено ниво на грешка при предаване. Тестването на връзките между хъбовете е подобно на тестването на връзките на крайните възли.

Подготовка на предавателната рамка . Преди да прехвърлите данни към физическия слой, е необходимо да ги допълните със заглавие на услугата и край, включително попълване на полето за данни (ако е необходимо), адреси на абонати и контролни последователности.

100VG-AnyLAN предавателна рамка

Предвиден стандарт IEEE-802.12поддържа три типа формати на кадри с данни: IEEE 802.3 (Ethernet), IEEE 802.5 (Token Ring)и специален формат за рамки за тестване на връзката IEEE 802.3.

Стандартът ограничава допустимото свързване в мрежа, като забранява използването на различни формати на кадри в рамките на един и същ мрежов сегмент. Всеки сегмент може да поддържа само един логически стандарт, а за изграждане на разнородни мрежи е предписано използването на специални мостове.

Ред за трансфер на данни за формати Ethernet и Token Ringе същото (най-значимият байт се предава първи, най-малко значимият байт последен). Единствената разлика е редът на битовете в байтовете: във формата EthernetНай-малко значимите битове се предават първи и Token Ring- възрастни хора.

Кадър Ethernet (IEEE 802.3)трябва да съдържа следните полета:

Д.А.- адрес на получателя на пакета (6 байта);

S.A.

Л- индикатор за дължина на данните (2 байта);

потребителски данни и контейнери;

FCS- контролна последователност.

Кадър Token Ring (IEEE 802.5)съдържа повече полета. Някои от тях са протоколни 100VG-AnyLANне се използват, а се запазват само за осигуряване на съвместимост на данните с 4 и 16 Mbit/s сегменти (когато се обменят през съответните мостове):

AC- поле за контрол на достъпа (1 байт, не се използва);

F.C.- поле за управление на рамка (1 байт, не се използва);

Д.А.- адрес на получател (6 байта);

S.A.- адрес на изпращача (6 байта);

Р.И.- информационно поле за рутера (0-30 байта);

информационно поле;

FCS- проверка на последователност (4 байта).

Физически слой от 100VG-AnyLAN мрежи

В модела ISOФизическият слой е отговорен за директния процес на прехвърляне на битове данни от един възел към друг. Конектори, кабели, нива на сигнала, честоти и други физически характеристики се описват от това ниво.

Като електрически стандарт за предаване на данни, разработчиците решиха да се върнат към добре познатия метод на директно кодиране на две нива ( NRZ код), където високото ниво на сигнала съответства на логическа единица, а ниското ниво на сигнала съответства на логическа нула. Някога, в зората на ерата на цифровото предаване на данни, този метод беше изоставен. Това се дължи главно на затруднения при синхронизирането и се случи въпреки по-голямата плътност на информацията за тактов цикъл на носещата честота - два бита за тактов цикъл.

Използване на кодирането 5B6B, което предопределя равен брой нули и единици в предаваните данни, ви позволява да получите достатъчна синхронизация. Дори наличието на три бита от едно и също ниво подред (и повече от тях са забранени от кодирането и се интерпретират като грешка) няма време да доведе до десинхронизация на предавателя и приемника.

Така при излишък на кода от 20% капацитетът на канала се удвоява. При тактова честота от 30 MHz, 25 Mbit/s оригинални данни се предават по една двойка; общият обем на предаване по четири чифта на един кабел е 100 Mbit/s.

Управление на предаване на данни в мрежи

Мрежите, изградени върху неекранирани кабели с усукана двойка, използват всичките четири двойки кабели и могат да работят както в пълен дуплекс (за предаване на контролни сигнали), така и в полудуплексен режим, когато и четирите двойки се използват за предаване на данни в една посока.

В мрежи с екранирана двойка или оптични влакна се изпълняват два еднопосочни канала: единият например, другият за предаване. Приемане и предаванеданните могат да се извършват едновременно.

В мрежи, използващи оптични влакна или екранирани двойки, предаването на данни се извършва по подобен начин. Малките разлики се определят от наличието на постоянно работещи канали в двете посоки. Един възел, например, може да получи пакет и едновременно с това да изпрати заявка за услуга.

Бърз Ethernet

Ethernet, въпреки целия си успех, никога не е бил елегантен. Мрежовите карти имат само елементарна концепция за интелигентност. Те всъщност първо изпращат пакета и след това гледат дали някой друг предава данни по същото време. Някой сравни Ethernetс общество, в което хората могат да общуват помежду си само когато всички викат едновременно.

Подобно на своя предшественик, Бърз Ethernetизползва метод за пренос на данни CSMACD (Carrier Sense Multiple Access с откриване на сблъсък- Множествен достъп до медия с отчитане на носител и откриване на сблъсък). Зад този дълъг и объркващ акроним се крие много проста технология. Кога е таксата Ethernetтрябва да изпрати съобщение, първо изчаква мълчание, след това изпраща пакета и в същото време слуша дали някой е изпратил съобщение по същото време. Ако това се случи, тогава и двата пакета не достигат местоназначението. Ако не е имало сблъсък и платката трябва да продължи да предава данни, тя пак ще изчака няколко микросекунди.

Високоскоростни мрежови технологии

Класическият 10 Mbit Ethernet е подходящ за повечето потребители от 15 години. В момента обаче започна да се усеща недостатъчният му капацитет. Това се случва по различни причини:

повишаване на производителността на клиентските компютри; увеличаване на броя на потребителите в мрежата; появата на мултимедийни приложения; увеличаване на броя на услугите, работещи в реално време.

В резултат на това много сегменти от 10 Mbit Ethernet станаха претоварени и честотата на сблъсък се увеличи значително, което допълнително намали използваемата пропускателна способност.

За да увеличите пропускателната способност на мрежата, можете да използвате няколко метода: сегментиране на мрежата с помощта на мостове и рутери; сегментиране на мрежа с помощта на комутатори; общо увеличение на капацитета на самата мрежа, т.е. прилагане на високоскоростни мрежови технологии.

Високоскоростните компютърни мрежови технологии използват такива видове мрежи като FDDI (оптичен интерфейс за разпределени данни), CDDI (меден интерфейс за разпределени данни), Fast Ethernet (100 Mbit/s), 100GV-AnyLAN, ATM (метод на асинхронен трансфер), Gigabit Ethernet.

FDDI и CDDI мрежи

FDDI оптичните мрежи ви позволяват да разрешите следните проблеми:

увеличаване на скоростта на предаване до 100 Mbit/s; повишаване на шумоустойчивостта на мрежата чрез стандартни процедури за нейното възстановяване след различни видове повреди; Възползвайте се максимално от честотната лента на мрежата както за асинхронен, така и за синхронен трафик.

За тази архитектура Американският национален институт по стандартизация (ANSI) разработи стандарта X3T9.5 през 80-те години. До 1991 г. технологията FDDI беше добре установена в света на мрежите.

Въпреки че стандартът FDDI първоначално е разработен за използване с оптични влакна, последните изследвания направиха възможно разширяването на тази здрава, високоскоростна архитектура до неекранирани и екранирани усукани кабели. В резултат на това Crescendo разработи интерфейса CDDI, който направи възможно прилагането на FDDI технология върху медни усукани двойки, което се оказа с 20-30% по-евтино от FDDI. CDDI технологията беше стандартизирана през 1994 г., когато много потенциални клиенти разбраха, че FDDI технологията е твърде скъпа.

Протоколът FDDI (X3T9.5) работи чрез предаване на токени в логически пръстен по оптични кабели. Той е проектиран да бъде възможно най-съвместим със стандарта IEEE 802.5 (Token Ring) - разлики съществуват само там, където е необходимо да се реализират по-високи скорости на данни и способността за покриване на големи разстояния на предаване.

Докато стандартът 802.5 определя единичен пръстен, FDDI мрежата използва два противоположни пръстена (първичен и вторичен) в един кабел за свързване на мрежови възли. Данните могат да се изпращат и на двата пръстена, но в повечето мрежи се изпращат само на първичния пръстен, а вторичният пръстен е резервиран, осигурявайки толерантност към грешки и резервираност към мрежата. В случай на повреда, когато част от първичния пръстен не може да предава данни, първичният пръстен се затваря към вторичния пръстен, като отново образува затворен пръстен. Този режим на работа на мрежата се нарича Увийте, т.е. " чрез сгъване" или "сгъване" на пръстени. Операцията за свиване се извършва с помощта на FDDI хъбове или мрежови адаптери. За да се опрости тази операция, данните винаги се предават на първичния пръстен в една посока, а на вторичния пръстен в обратната посока.

Стандартите FDDI обръщат голямо внимание на различни процедури, които ви позволяват да определите наличието на повреда в мрежата и след това да направите необходимата преконфигурация. FDDI мрежата може напълно да възстанови своята функционалност в случай на единични повреди на нейните елементи, а в случай на множество повреди мрежата се разпада на няколко работещи, но не взаимосвързани мрежи.

В FDDI мрежата може да има 4 вида възли:

· SAS единични свързващи станции (Single Attachment Stations); · DAS (Dual Attachment Stations) станции; · SAC (Single Attachment Concentrators); · Концентратори с двойно присъединяване (DAC).

SAS и SAC са свързани само към един от логическите пръстени, но DAS и DAC са свързани към двата логически пръстена едновременно и могат да се справят с повреда в един от пръстените. Обикновено хъбовете имат двойна връзка, а станциите имат единична връзка, въпреки че това не е задължително.

Вместо код на Манчестър, FDDI използва схема за кодиране 4B/5B, която преобразува всеки 4 бита данни в 5-битови кодови думи. Излишният бит позволява използването на самосинхронизиращ се потенциален код за представяне на данни под формата на електрически или оптични сигнали. В допълнение, наличието на забранени комбинации прави възможно отхвърлянето на грешни знаци, което подобрява надеждността на мрежата.

защото От 32-те комбинации на кода 5B само 16 комбинации се използват за кодиране на оригиналните 4 бита данни, след което от останалите 16 бяха избрани няколко комбинации, които се използват за служебни цели и формират един вид команден език на физическия слой. Най-важните служебни символи включват знака за празен ход, който постоянно се предава между портовете по време на паузи между предаванията на кадри с данни. Благодарение на това станциите и хъбовете имат постоянна информация за състоянието на физическите връзки на техните пристанища. Ако няма поток на празни символи, се открива повреда на физическа връзка и вътрешният път на хъба или станцията се преконфигурира, ако е възможно.

FDDI станциите използват алгоритъм за ранно освобождаване на токени, подобен на 16 Mbps Token Ring мрежи. Има две основни разлики в обработката на токени между протоколите FDDI и IEEE 802.5 Token Ring. Първо, времето за задържане на токена за достъп в FDDI мрежа зависи от натоварването на основния пръстен: при леко натоварване то се увеличава, а при тежки натоварвания може да намалее до нула (за асинхронен трафик). За синхронен трафик времето за задържане на токена остава постоянно. Второ, FDDI не използва приоритетни или резервирани области. Вместо това FDDI класифицира всяка станция като асинхронна или синхронна. В този случай винаги се обслужва синхронен трафик, дори когато пръстенът е претоварен.

FDDI използва интегрирано управление на станции с STM (Station Management) модули. STM присъства във всеки възел на FDDI мрежата под формата на софтуерен или фърмуерен модул. SMT отговаря за наблюдението на каналите за данни и мрежовите възли, по-специално за управлението на връзката и конфигурацията. Всеки възел в FDDI мрежата действа като повторител. SMT работи подобно на управлението, осигурено от SNMP, но STM се намира на физическия слой и подслоя на слоя на връзката за данни.

При използване на многомодов оптичен кабел (най-разпространената среда за предаване на FDDI) разстоянието между станциите е до 2 км, при използване на едномодов оптичен кабел - до 20 км. При наличие на повторители максималната дължина на FDDI мрежата може да достигне 200 км и да съдържа до 1000 възела.

Формат на FDDI токен:

Формат на FDDI пакета:

Преамбюлпредназначени за синхронизация. Въпреки че дължината му първоначално е 64 бита, възлите могат динамично да го променят, за да отговарят на техните изисквания за синхронизация.

SD стартов разделител. Уникално поле от един байт, предназначено да идентифицира началото на пакет.

Контрол на FC пакети. Еднобайтово поле от формата CLFFTTTT, където битът C задава класа на пакета (синхронен или асинхронен обмен), битът L е индикатор за дължината на адреса на пакета (2 или 6 байта). Разрешено е използването на адреси с двете дължини в една мрежа. Битовете FF (формат на пакет) определят дали пакетът принадлежи към MAC подслоя (т.е. за целите на управлението на пръстена) или LLC подслоя (за предаване на данни). Ако пакетът е пакет от MAC подслой, тогава битовете TTTT определят типа на пакета, съдържащ данните в информационното поле.

Предназначение на DA. Указва целевия възел.

Източник SA. Идентифицира възела, изпратил пакета.

Информация. Това поле съдържа данни. Това може да са MAC тип данни или потребителски данни. Дължината на това поле е променлива, но ограничена максимална дължина 4500 байтов пакет.

FCS пакетна контролна сума. Съдържа CRC - сума.

Краен разделител ED. Дълъг е половин байт за пакет и един байт за токен. Идентифицира края на пакет или токен.

Състояние на FS пакета. Това поле е с произволна дължина и съдържа битовете „Открита грешка“, „Разпознат адрес“, „Копирани данни“.

Най-очевидната причина FDDI да е скъп се дължи на използването на оптичен кабел. Принос за високите цени мрежови карти FDDI също ги направи по-сложни (предоставяйки предимства като вграден контрол на станцията, резервиране).

Характеристики на FDDI мрежата

Бърз Ethernet и 100GV-AnyLAN

В процеса на разработване на по-продуктивна Ethernet мрежа експертите бяха разделени на два лагера, което в крайна сметка доведе до появата на две нови технологии за локална мрежа - Fast Ethernet и 100VG-AnyLAN.

Около 1995 г. и двете технологии станаха стандарти на IEEE. Комитетът IEEE 802.3 прие спецификацията Fast Ethernet като стандарт 802.3u, който не е самостоятелен стандарт, а е допълнение към стандарта 802.3 под формата на глави от 21 до 30.

Комитетът 802.12 прие технологията 100VG-AnyLAN, която използва нов метод за достъп до медиите с приоритет на търсенето и поддържа два формата на кадри - Ethernet и Token Ring.

Бърз Ethernet

Всички разлики между технологията Fast Ethernet и стандартния Ethernet са съсредоточени върху физическия слой. MAC и LLC слоевете във Fast Ethernet остават непроменени в сравнение с Ethernet.

По-сложната структура на физическия слой на технологията Fast Ethernet се дължи на факта, че тя използва три вида кабелни системи:

многомодов оптичен кабел (използват се две влакна); Усукана двойка от категория 5 (използват се две двойки); Усукана двойка от категория 3 (използват се четири двойки).

Fast Ethernet изобщо не използва коаксиален кабел. Изоставянето на коаксиалния кабел доведе до факта, че мрежите Fast Ethernet винаги имат йерархична дървовидна структура, изградена върху хъбове, като мрежите 10Base-T/10Base-F. Основната разлика между мрежовите конфигурации Fast Ethernet е намаляването на диаметъра на мрежата до 200 m, което е свързано с 10-кратно намаляване на времето за предаване на рамка с минимална дължина поради увеличаване на скоростта на предаване.

Въпреки това, това ограничение всъщност не възпрепятства изграждането на големи мрежи Fast Ethernet поради бързото развитие на базирани на суич локални мрежи през 90-те години. Когато се използват комутатори, Fast Ethernet може да работи в режим на пълен дуплекс, в който няма ограничения върху общата дължина на мрежата, наложени от метода за достъп до медиите CSMA/CD, а само ограничения върху дължината на физическите сегменти.

По-долу разглеждаме полудуплексната версия на технологията Fast Ethernet, която напълно отговаря на метода за достъп, описан в стандарта 802.3.

Официалният стандарт 802.3u установи три различни спецификации на Fast Ethernet и им даде следните имена:

100Base-TX за двучифтов кабел на UTP Категория 5 UTP или STP Тип 1 екранирана усукана двойка; 100Base-FX за многомодов оптичен кабел с две влакна и дължина на вълната на лазера 1300 nm; 100Base-T4 за 4-чифтов UTP UTP кабел от категория 3, 4 или 5.

Следните общи твърдения са верни и за трите стандарта:

Форматите на бързи Ethernet рамки не се различават от класическите 10 Mbit Ethernet рамкови формати; Интервалът между кадрите IPG във Fast Ethernet е 0,96 μs, а битовият интервал е 10 ns. Всички времеви параметри на алгоритъма за достъп, измерени в битови интервали, останаха същите, така че не бяха направени промени в секциите на MAC слоя на стандарта; Признак за свободно състояние на средата е предаването на символа Idle на съответния излишен код по нея (а не липсата на сигнал, както в стандарта Ethernet).

Физическият слой включва три компонента:

Подслой за съгласуване; медийно независим интерфейсMII (Медия Независим Интерфейс) между координационния слой и устройството на физическия слой; устройство на физическия слой (PHY).

Подслоят за преговори е необходим, така че MAC слоят, предназначен за интерфейса AUI, да може да работи нормално с физическия слой чрез интерфейса MII.

Устройството на физическия слой PHY осигурява кодиране на данни, идващи от MAC подслоя за предаване по определен тип кабел, синхронизиране на данни, предавани по кабела, както и приемане и декодиране на данни в приемния възел. Състои се от няколко поднива (фиг. 19):

подслой за кодиране на логически данни, който преобразува байтове, пристигащи от MAC слоя в 4B/5B или 8B/6T кодови символи; подслоеве на физическа връзка и подслоеве на физическа среда, осигуряващи генериране на сигнал в съответствие с метода на физическо кодиране, например NRZI или MLT-3; подслой за автоматично договаряне, който позволява на всички комуникиращи портове да избират най-ефективния режим на работа, например полудуплекс или пълен дуплекс (този подслой не е задължителен).

Интерфейс MII . MII е спецификация на TTL ниво на сигнала и използва 40-пинов конектор. Има два варианта за внедряване на MII интерфейса: вътрешен и външен.

Във вътрешната версия чипът, който реализира MAC и подслоевете за преговори, е свързан чрез интерфейса MII към чипа на трансивъра в същата структура, например карта на мрежов адаптер или модул на рутер. Трансивърният чип изпълнява всички функции на PHY устройството. При външната версия трансивърът се отделя в отделно устройство и се свързва с помощта на MII кабел.

Интерфейсът MII използва 4-битови порции данни, за да ги прехвърля паралелно между MAC и PHY подслоевете. Каналите за предаване и приемане от MAC към PHY и обратно се синхронизират от тактов сигнал, генериран от PHY слоя. Каналът за предаване на данни от MAC към PHY се затваря от сигнала „Предаване“, а каналът за приемане на данни от PHY към MAC се затваря от сигнала „Получаване“.

Данните за конфигурацията на порта се съхраняват в два регистъра: контролен регистър и регистър на състоянието. Контролният регистър се използва за задаване на скоростта на работа на порта, за указване дали портът ще участва в процеса на автоматично договаряне на скоростта на линията, за задаване на режим на работа на порта (полу- или пълен дуплекс).

Регистърът на състоянието съдържа информация за действителния текущ режим на работа на порта, включително кой режим е избран в резултат на автоматично договаряне.

Спецификации на физическия слой 100 База - FX / TX . Тези спецификации определят работата на Fast Ethernet през многомодов оптичен кабел или кабели UTP Cat.5/STP тип 1 в полудуплексен и пълен дуплексен режим. Както в стандарта FDDI, всеки възел тук е свързан към мрежата чрез две многопосочни сигнални линии, идващи съответно от приемника и предавателя на възела.

Фиг. 19. Разлики между технологията Fast Ethernet и технологията Ethernet

Стандартите 100Base-FX/TX използват същия метод за логическо кодиране 4B/5B на подслоя на физическото взаимно свързване, където той е прехвърлен непроменен от FDDI технологията. Непозволените комбинации от начален разделител и краен разделител се използват за отделяне на началото на Ethernet рамка от неактивните знаци.

След преобразуване на 4-битови кодови тетради в 5-битови комбинации, последните трябва да бъдат представени като оптични или електрически сигнали в кабела, свързващ мрежовите възли. За това се използват спецификациите 100Base-FX и 100Base-TX различни методифизическо кодиране.

Спецификацията 100Base-FX използва потенциален физически код на NRZI. Кодът NRZI (без връщане към нула, обърнат към единици) е модификация на простия потенциален код NRZ (който използва две потенциални нива за представяне на логически 0 и 1).

Методът NRZI също използва две потенциални нива на сигнала. Логическите 0 и 1 в метода NRZI се кодират по следния начин (фиг. 20): в началото на всеки единичен битов интервал стойността на потенциала на линията се обръща, но ако текущият бит е 0, тогава в началото на потенциала на линията не се променя.

Фиг.20. Сравнение на потенциални NRZ и NRZI кодове.

Спецификацията 100Base - TX използва код MLT-3, заимстван от технологията CDDI, за предаване на 5-битови кодови думи по кабели с усукана двойка. За разлика от кода NRZI, този код е тристепенен (фиг. 21) и е усложнена версия на кода NRZI. Кодът MLT-3 използва три потенциални нива (+V, 0, -V), при предаване на 0 потенциалната стойност на границата на битовия интервал не се променя, при предаване на 1 се променя на съседните във веригата + V, 0, -V, 0, + V и т.н.

Фиг.21. Метод на кодиране MLT-3.

В допълнение към използването на метода MLT-3, спецификацията 100Base - TX също се различава от спецификацията 100Base - FX по това, че използва кодиране. Скрамблерът обикновено е комбинирана верига XOR, която преди MLT-3 кодиране криптира последователност от 5-битови кодови думи, така че енергията на получения сигнал да се разпределя равномерно в целия честотен спектър. Това подобрява устойчивостта на шум, т.к Спектралните компоненти, които са твърде силни, причиняват нежелани смущения в съседните предавателни линии и излъчване в околната среда. Дешифраторът в приемния възел изпълнява обратната функция на дешифриране, т.е. възстановяване на оригиналната последователност от 5-битови комбинации.

Спецификация 100 База - T 4 . Тази спецификация е предназначена да позволи на Fast Ethernet да използва съществуващо окабеляване с усукана двойка от категория 3. Спецификацията 100Base-T4 използва всичките четири усукани двойки на кабела, за да увеличи общата пропускателна способност на комуникационната връзка чрез едновременно предаване на потоци от данни през всички усукани двойки В допълнение към двете еднопосочни двойки, използвани в 100Base - TX, има две допълнителни двойки, които са двупосочни и служат за паралелизиране на предаването на данни. Рамката се предава по три линии байт по байт и паралелно, което намалява изискването за честотна лента на една линия до 33,3 Mbit/s. Всеки байт, предаван по определена двойка, е кодиран с шест троични цифри съгласно метода на кодиране 8B/6T. В резултат на това, при битова скорост от 33,3 Mbit/s, скоростта на промяна на сигнала във всяка линия е 33,3 * 6/8 = 25 Mbaud, което се вписва в честотната лента (16 MHz) на UTP cat.3 кабела.

Четвъртата усукана двойка се използва за слушане на носещата честота по време на предаване с цел откриване на сблъсък.

В домейна на сблъсъци Fast Ethernet, който не трябва да надвишава 205 m, е разрешено да се използва не повече от един ретранслатор от клас I (ретранслатор за излъчване, поддържащ различни схеми за кодиране, приети в технологиите 100Base-FX/TX/T4, 140 bt латентност) и не повече от два повторителя Клас II (прозрачен повторител, поддържащ само една от схемите за кодиране, латентност 92 bt). Така правилото за 4 хъба се превърна в правило за един или два хъба в технологията Fast Ethernet, в зависимост от класа на хъба.

Малък брой повторители в Fast Ethernet не е сериозна пречка при изграждането на големи мрежи, т.к използването на комутатори и рутери разделя мрежата на няколко конфликтни домейна, всеки от които е изграден върху един или два повторителя.

Автоматични преговори за режимите на работа на порта . Спецификациите 100Base-TX/T4 поддържат Autonegotiation, което позволява на две PHY устройства автоматично да избират най-ефективния режим на работа. За целта е предвидено протокол за договаряне на режима, чрез който портът може да избере най-ефективния режим, достъпен и за двамата участници в обмена.

В момента са дефинирани общо 5 режима на работа, които могат да поддържат PHY TX/T4 устройства на усукани двойки:

10Base-T (2 чифта от категория 3); 10Base-T пълен дуплекс (2 чифта от категория 3); 100Base-TX (2 двойки категория 5 или STP тип 1); 100Base-TX пълен дуплекс (2 чифта от категория 5 или STP тип 1); 100Base-T4 (4 чифта от категория 3).

Режимът 10Base-T има най-нисък приоритет в процеса на преговори, а режимът 100Base-T4 е с най-висок. Процесът на договаряне възниква, когато източникът на захранване на устройството е включен и може да бъде иницииран по всяко време от управляващото устройство.

Устройството, което е започнало процеса на автоматично договаряне, изпраща специален пакет от FLP импулси на своя партньор ( Бърз Връзка Пулс избухвам), който съдържа 8-битова дума, кодираща предложения режим на взаимодействие, започвайки с най-високия приоритет, поддържан от възела.

Ако партньорският възел поддържа функцията за автоматично договаряне и е в състояние да поддържа предложения режим, тогава той отговаря със своя FLP импулсен пакет, в който потвърждава този режим и преговорите приключват с това. Ако партньорският възел поддържа режим с по-нисък приоритет, той го посочва в отговора и този режим се избира като работещ.

Възел, който поддържа само 10Base-T технология, изпраща тестови импулси за свързаност на всеки 16 ms и не разбира FLP заявката. Възел, който получава само импулси за непрекъснатост на линията в отговор на своята FLP заявка, разбира, че неговият партньор може да работи само с помощта на стандарта 10Base-T и задава този режим на работа за себе си.

Пълна дуплексна работа . Възли, които поддържат 100Base FX/TX спецификации, могат също да работят в пълен дуплексен режим. Този режим не използва метода за достъп до медиите CSMA/CD и няма концепция за сблъсъци. Работата с пълен дуплекс е възможна само при свързване на мрежов адаптер към комутатор или при директно свързване на комутатори.

100VG-AnyLAN

Технологията 100VG-AnyLAN се различава от класическия Ethernet по фундаментален начин. Основните разлики между тях са следните:

използвани метод за достъп до медиитеТърсене Приоритет– изискване за приоритет, което осигурява значително по-справедливо разпределение на честотната лента на мрежата в сравнение с метода CSMA/CD за синхронни приложения; кадрите не се предават към всички мрежови станции, а само към крайната станция; мрежата има специален арбитър за достъп - централен хъб, което значително отличава тази технология от другите, които използват алгоритъм за разпределен достъп; поддържат се рамки на две технологии - Ethernet и Token Ring (оттук и името AnyLAN). Съкращението VG означава Voice-Grade TP - усукана двойка за гласова телефония; данните се предават в една посока едновременно по 4 усукани двойки UTP категория 3; пълен дуплекс не е възможен.

Кодирането на данни използва 5B/6B логически код, който осигурява спектър на сигнала в диапазона до 16 MHz (UTP категория 3 честотна лента) при битрейт от 30 Mbit/s във всяка линия. Кодът NRZ беше избран като метод на физическо кодиране.

Мрежата 100VG-AnyLAN се състои от централен хъб, наречен основен, и крайни възли и други хъбове, свързани към него. Разрешени са три нива на каскадиране. Всеки хъб или мрежов адаптер в тази мрежа може да бъде конфигуриран да работи или с Ethernet рамки, или с рамки Token Ring.

Всеки хъб циклично проверява състоянието на своите портове. Станция, желаеща да предаде пакет, изпраща специален сигнал до хъба, като изисква предаване на рамката и посочва нейния приоритет. Мрежата 100VG-AnyLAN използва две нива на приоритет - ниско и високо. Нисък приоритет съответства на нормални данни (файлова услуга, услуга за печат и т.н.), а висок приоритет съответства на чувствителни към времето данни (като мултимедия).

Приоритетите на заявките имат статични и динамични компоненти, т.е. станция с ниско ниво на приоритет, която няма достъп до мрежата дълго време, получава висок приоритет поради динамичния компонент.

Ако мрежата е свободна, тогава хъбът позволява на възела да предаде пакета и изпраща предупредителен сигнал до всички други възли за пристигането на рамката, при което възлите трябва да преминат в режим на приемане на рамка (спиране на изпращането на сигнали за състояние) . След като анализира адреса на дестинацията в получения пакет, хъбът изпраща пакета до станцията дестинация. В края на предаването на рамката хъбът изпраща сигнал за неактивност и възлите отново започват да предават информация за своето състояние. Ако мрежата е заета, хъбът поставя получената заявка в опашка, която се обработва в съответствие с реда на получаване на заявките и като се вземат предвид техните приоритети. Ако към порта е свързан друг хъб, запитването се спира, докато хъбът надолу по веригата завърши запитването. Решението за предоставяне на достъп до мрежата се взема от основния концентратор след запитване на портовете от всички концентратори в мрежата.

Въпреки простотата на тази технология, един въпрос остава неясен: как хъбът знае към кой порт е свързана целевата станция? Във всички други технологии този проблем не е възникнал, т.к кадърът просто се предава до всички станции в мрежата и станцията местоназначение, след като разпозна нейния адрес, копира получения кадър в буфер.

В технологията 100VG-AnyLAN този проблем се решава по следния начин - хъбът открива MAC адреса на станцията в момента, в който тя е физически свързана към мрежата чрез кабел. Ако при други технологии процедурата за физическо свързване определя свързаността на кабела (тест на връзката в технологията 10Base-T), типа на порта (технология FDDI), скоростта на порта (автоматично договаряне при Fast Ethernet), тогава в технологията 100VG-AnyLAN, при установяване на физическа връзка, хъбът открива MAC адреса на свързаната станция и го съхранява в своята таблица с MAC адреси, подобно на таблицата за мост/превключвател. Разликата между 100VG-AnyLAN хъб и мост или превключвател е, че той няма вътрешен кадров буфер. Поради това той получава само един кадър от мрежовите станции и го изпраща до целевия порт. Докато текущият кадър не бъде получен от получателя, хъбът не приема нови кадри, така че ефектът от споделения носител остава. Само мрежовата сигурност се подобрява, защото... сега кадрите не достигат до чужди пристанища и са по-трудни за прихващане.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Публикувано на http://www.allbest.ru/

L14: Високоскоростни технологииEthernet

В 1:БързEthernet

Fast Ethernet беше предложен от 3Com за внедряване на мрежа със скорост на предаване от 100 Mbit/s, като същевременно се поддържат всички характеристики на 10 Mbit Ethernet. За тази цел форматът на рамката и методът на достъп бяха напълно запазени. Това ви позволява напълно да запазите софтуера. Едно от изискванията беше и използването на кабелна система с усукана двойка, която до момента на появата на Fast Ethernet зае доминираща позиция.

Fast Ethernet включва използването на следните кабелни системи:

1) Многомодова оптична връзка

Мрежова структура: йерархично дърво, изградено върху хъбове, тъй като коаксиалният кабел не е предназначен за използване.

Диаметърът на мрежата Fast Ethernet е около 200 метра, което е свързано с намаляване на времето за предаване на рамка с минимална дължина. Мрежата може да работи или в полудуплексен, или в пълен дуплексен режим.

Стандартът дефинира три спецификации на физическия слой:

1) Използване на две неекранирани двойки

2) Използване на четири неекранирани двойки

3) Използване на две оптични влакна

P1: Спецификация 100База- TXи 100База- FX

Тези технологии, въпреки използването на различни кабели, имат много общо по отношение на функционалността. Разликата е, че спецификацията TX предоставя автоматично откриванескорост на предаване. Ако скоростта не може да бъде определена, се счита, че линията работи със скорост 10 Mbit.

P2: Спецификация 100База- T4

По времето, когато се появи Fast Ethernet, повечето потребители използваха кабел с усукана двойка от категория 3. За да се предаде сигнал със скорост от 100 Mbit / s през такава кабелна система, беше използвана специална система за логическо кодиране. В този случай е възможно да се използват само 3 чифта кабел за предаване на данни, а 4-та двойка се използва за прослушване и откриване на сблъсък. Това ви позволява да увеличите скоростта на обмена.

P3:ППравила за изграждане на многосегментни мрежиБързEthernet

Ретранслаторите за бърз Ethernet са разделени на 2 класа:

а. Поддържа всички видове логическо кодиране

b. Поддържа само един вид логическо кодиране, но цената му е много по-ниска.

Следователно, в зависимост от конфигурацията на мрежата, е разрешено използването на един или два повторителя тип 2.

НА 2:Спецификация 100VG- ВсякаквиLAN

Това е технология, предназначена да предава данни със скорост от 100 Mbit/s, използвайки Ethernet или Token Ring протоколи. За тази цел е използван метод за приоритетен достъп и нова схема за кодиране на данни, наречена „квартетно кодиране“. В този случай данните се предават със скорост 25 Mbit/s по 4 усукани двойки, което общо осигурява 100 Mbit/s.

Същността на метода е следната: станция, която има рамка, изпраща заявка до хъба за предаване, изискваща нисък приоритет за редовни данни и висок приоритет за критични за забавяне данни, тоест мултимедийни данни. Хъбът предоставя разрешение за предаване на съответния кадър, т.е. той работи на второ ниво на OSI модела (слой за връзка). Ако мрежата е заета, хъбът поставя заявката в опашка.

Физическата топология на такава мрежа е задължително звезда и разклоняването не е разрешено. Хъбът на такава мрежа има 2 вида портове:

1) Портове за комуникация надолу (към по-ниското ниво на йерархията)

2) Портове за връзка нагоре

В допълнение към концентраторите, такава мрежа може да включва комутатори, рутери и мрежови адаптери.

Такава мрежа може да използва Ethernet рамки, Token Ring рамки, както и собствени рамки за тестване на връзката.

Основните предимства на тази технология:

1) Възможност за използване на съществуваща 10 Mbit мрежа

2) Няма загуби поради конфликти

3) Възможност за изграждане на разширени мрежи без използване на суич

НА 3:ГигабитEthernet

Високоскоростната Gigabit Ethernet технология осигурява скорости до 1 Gbps и е описана в препоръките 802.3z и 802.3ab. Характеристики на тази технология:

1) Всички видове рамки се запазват

2) Възможно е да се използват два протокола за достъп до медия CSMA/CD и система с пълен дуплекс

Физическата среда за предаване може да се използва:

1) Оптичен кабел

3) Коаксиален кабел.

В сравнение с предишни версииИма промени както на физическия слой, така и на MAC слоя:

1) Минималният размер на рамката е увеличен от 64 на 512 байта. Рамката се разширява до 51 байта със специално поле за разширение с размер от 448 до 0 байта.

2) За да се намалят служебните разходи, на крайните възли е разрешено да предават няколко кадъра подред, без да освобождават предавателната среда. Този режим се нарича Burst Mode. В този случай станцията може да предава няколко кадъра с обща дължина 65536 бита.

Gigabit Ethernet може да бъде внедрен на кабел с усукана двойка от категория 5, като се използват 4 чифта проводници. Всяка двойка проводници осигурява скорост на предаване от 250 Mbit/s

B4: 10 гигабитаEthernet

До 2002 г. редица компании са разработили оборудване, осигуряващо скорост на предаване от 10 Gbit/sec. Това е основно оборудване на Cisco. В тази връзка е разработен стандартът 802.3ae. Съгласно този стандарт оптичните линии се използват като линии за предаване на данни. През 2006 г. се появи стандартът 802.3an, който използва кабел с усукана двойка от 6-та категория. 10 Gigabit Ethernet технологията е предназначена предимно за предаване на данни на големи разстояния. Използва се за свързване на локални мрежи. Позволява ви да изграждате мрежи с диаметър от няколко 10 км. Основните характеристики на 10 Gigabit Ethernet включват:

1) Дуплексен режим, базиран на превключватели

2) Наличие на 3 групи стандарти на физическия слой

3) Използване на оптичен кабел като основна среда за предаване на данни

B5: 100 гигабитаEthernet

През 2010 г. беше приет нов стандарт 802.3ba, който осигурява скорости на предаване от 40 и 100 Gbit/sec. Основната цел на разработването на този стандарт беше да се разширят изискванията на протокола 802.3 към нови ултрависокоскоростни системи за предаване на данни. В същото време задачата беше да се запази максимално инфраструктурата на локалните компютърни мрежи. Необходимостта от нов стандарт е свързана с нарастването на обема на данните, предавани по мрежите. Изискванията за обем значително надхвърлят съществуващите възможности. Този стандарт поддържа режим на пълен дуплекс и е насочен към различни медии за предаване на данни.

Основните цели на разработването на новия стандарт бяха:

1) Запазване на формат на рамката

2) Поддържане на минимални и максимален размеркадър

3) Поддържане на нивото на грешка в същите граници

4) Осигуряване на поддръжка за високонадеждна среда за пренос на разнородни данни

5) Предоставяне на спецификации на физическия слой за предаване по оптично влакно

Основните потребители на системи, разработени въз основа на този стандарт, трябва да бъдат мрежи за съхранение, сървърни ферми, центрове за данни и телекомуникационни компании. За тези организации системите за комуникация на данни вече се оказват тясно място днес. Бъдещото развитие на Ethernet мрежите е свързано с 1 Tbit/sec мрежи. Очаква се технологията, поддържаща такива скорости, да се появи до 2015 г. За да направите това, е необходимо да се преодолеят редица трудности, по-специално да се разработят високочестотни лазери с честота на модулация най-малко 15 GHz. Тези мрежи също изискват нови оптични кабели и нови модулационни системи. За най-перспективни преносни среди се считат фиброоптични линии с вакуумна сърцевина, както и въглеродни, а не силициеви като съвременните линии. Естествено, с такова масово използване на оптични линии е необходимо да се обърне повече внимание на оптичните методи за обработка на сигнали.

L15: LANТокенПръстен

Q1: Обща информация

Token Ring - Token Ring е мрежова технология, при която станциите могат да предават данни само когато притежават токен, който непрекъснато циркулира в мрежата. Тази технология е предложена от IBM и е описана в стандарта 802.5.

Основен спецификации Token Ring:

1) Максимален брой станции в ринга 256

2) Максимално разстояние между станциите 100 m за кабел с усукана двойка от категория 4, 3 km за многомодов кабел с оптични влакна

3) С помощта на мостове можете да комбинирате до 8 пръстена.

Има 2 версии на технологията Token Ring, осигуряващи скорост на трансфер от 4 и 16 Mbit/sec.

Предимства на системата:

1) Без конфликти

2) Гарантирано време за достъп

3) Добра производителност при голямо натоварване, докато Ethernet при 30% натоварване значително намалява скоростта си

4) Голям размерпредавани данни на кадър (до 18 KB).

5) Действителната скорост на 4 мегабитова Token Ring мрежа се оказва по-висока от тази на 10 мегабитов Ethernet

Недостатъците включват:

1) По-висока цена на оборудването

2) Пропускателната способност на мрежата Token Ring в момента е по-малка от най-новите версии Ethernet

B2: Структурна и функционална организацияТокенПръстен

Физическата топология на Token Ring е звезда. Реализира се чрез свързване на всички компютри чрез мрежови адаптери към устройство с множествен достъп. Той предава рамки от възел на възел и е хъб. Разполага с 8 порта и 2 конектора за свързване към други хъбове. Ако един от мрежовите адаптери се повреди, тази посока се свързва и целостта на пръстена не е компрометирана. Няколко хъба могат да бъдат структурно обединени в клъстер. В рамките на този клъстер абонатите са свързани в пръстен. Всеки мрежов възел получава рамка от съседен възел, възстановява нивото на сигнала и го предава на следващия. Рамката може да съдържа данни или маркер. Когато даден възел трябва да предаде рамка, адаптерът изчаква токена да пристигне. След като го получи, той преобразува токена в рамка с данни и го предава около пръстена. Пакетът се върти около целия пръстен и пристига до възела, който е генерирал пакета. Тук се проверява правилността на рамката, преминаваща през пръстена. Броят рамки, които възелът може да предаде в 1 сесия, се определя от времето за задържане на токена, което обикновено е = 10 ms. Когато даден възел получи токен, той определя дали има данни за предаване и дали неговият приоритет надвишава запазената приоритетна стойност, записана в токена. Ако надхвърли, тогава възелът улавя токена и формира рамка с данни. По време на предаването на токена и рамката с данни всеки възел проверява рамката за грешки. Когато бъдат открити, се задава специален флаг за грешка и всички възли игнорират този кадър. Докато токенът преминава около пръстена, възлите имат възможност да запазят приоритета, с който искат да предадат своята рамка. Докато преминава през пръстена, рамката с най-висок приоритет ще бъде прикрепена към маркера. Това гарантира предавателната среда срещу сблъсъци на кадри. При предаване на малки рамки, като например заявки за четене на файл, има излишни разходи в забавянето, необходимо на заявката да завърши своето двупосочно пътуване около пръстена. За да се увеличи производителността в мрежа със скорост 16 Mbit/s, се използва ранният режим на прехвърляне на токени. В този случай възелът предава токена на следващия възел веднага след предаването на своята рамка. Веднага след включване на мрежата, 1 от възлите се определя като активен монитор, той изпълнява допълнителни функции:

1) Следене на наличието на маркер в мрежата

2) Формиране на нов маркер при откриване на загуба

3) Формиране на диагностичен персонал

Q3: Рамкови формати

Мрежата Token Ring използва 3 вида рамки:

1) Рамка с данни

3) Последователност на прекратяване

Рамката с данни се състои от следния набор от байтове:

HP - начален разделител. Размер 1 байт, показва началото на рамката. Той също така отбелязва вида на изстрела: междинен, последен или единичен.

UD - контрол на достъпа. В това поле възлите, към които трябва да се предават данни, могат да записват необходимостта от резервиране на канал.

UK - управление на персонала. 1 байт. Показва информация за управление на звънене.

AN - адрес на дестинационен възел. Може да бъде с дължина 2 или 6 байта, в зависимост от настройките.

AI - адрес на източника. Също така 2 или 6 байта.

Данни. Това поле може да съдържа данни, предназначени за протоколи на мрежовия слой. Няма специално ограничение за дължината на полето, но дължината му е ограничена въз основа на допустимото време на задържане на токена (10 милисекунди). През това време обикновено можете да прехвърлите от 5 до 20 килобайта информация, което е действителното ограничение.

KS - контролна сума, 4 байта.

КР - краен разделител. 1 байт.

SC - състояние на рамката. Може например да съдържа информация за грешка в рамката.

Вторият тип рамка е маркер:

Третият кадър е последователността на завършване:

Използва се за извършване на трансфер по всяко време.

L16: LANFDDI

Q1: Обща информация

FDDI - оптичен интерфейс за разпределени данни.

Това е една от първите високоскоростни технологии, използвани в оптичните мрежи. Стандартът FDDI е внедрен с максимално съответствие със стандарта Token Ring.

Стандартът FDDI осигурява:

1) Висока надеждност

2) Гъвкаво преконфигуриране

3) Скорост на трансфер до 100 Mbit/s

4) Големи разстояния между възлите, до 100 километра

Предимства на мрежата:

1) Висока устойчивост на шум

2) Тайна на предаване на информация

3) Отлична галванична изолация

4) Възможност за комбиниране на голям брой потребители

5) Гарантирано време за достъп до мрежата

6) Без конфликти дори при голямо натоварване

недостатъци:

1) Висока цена на оборудването

2) Трудност при работа

B2: Структурна организация на мрежата

Топология - двоен пръстен. Освен това се използват 2 многопосочни оптични кабела:

При нормална работа основният пръстен се използва за предаване на данни. Вторият пръстен е резервен и осигурява трансфер на данни в обратна посока. Активира се автоматично в случай на повреда на кабела или при повреда на работната станция

Връзката от точка до точка между станциите опростява стандартизацията и позволява използването на различни видове влакна на различни места.

Стандартът позволява използването на 2 вида мрежови адаптери:

1) Адаптер тип A. Свързва се директно към 2 линии и може да осигури скорост на работа до 200 Mbit/s

2) Адаптер тип B. Свързва се само към 1-ви пръстен и поддържа скорости до 100 Mbit/s

В допълнение към работните станции мрежата може да включва комуникационни центрове. Те осигуряват:

1) Наблюдение на мрежата

2) Диагностика на повреда

3) Преобразуване на оптичен сигнал в електрически сигнал и обратно, ако е необходимо да се свърже усукана двойка

Скоростта на обмен в такива мрежи се увеличава по-специално поради специален метод на кодиране, разработен специално за този стандарт. В него знаците се кодират не с помощта на байтове, а с помощта на хапки, които се наричат хапка.

Q3: Функционална мрежова организация

Стандартът се основава на метода за достъп до токени, използван в Token Ring. Разликата между метода за достъп FDDI и Token Ring е следната:

1) FDDI използва предаване на множество токени, при което нов токен се предава на друга станция веднага след края на предаването на рамката, без да се чака връщането му

2) FDDI не предоставя възможност за задаване на приоритет и излишък. Всяка станция се счита за асинхронна, времето за достъп до мрежата не е критично за нея. Има и синхронни станции с много строги ограничения за времето за достъп и за интервала между предаванията на данни. За такива станции е инсталиран сложен алгоритъм за достъп до мрежата, но е осигурено високоскоростно и приоритетно предаване на кадри

Q4: Рамкови формати

Форматите на рамката са малко по-различни от мрежата Token Ring.

Формат на рамката на данните:

P. Рамката с данни включва преамбюл. Служи за първоначална синхронизация на приемането. Първоначалната дължина на преамбюла е 8 байта (64 бита). Въпреки това, с течение на времето, по време на комуникационна сесия, размерът на преамбюла може да намалее

NR. Стартов сепаратор.

Великобритания. Управление на персонала. 1 байт.

AN и AI. Адрес на местоназначение и източник. Размер 2 или 6 байта.

Дължината на полето с данни може да бъде произволна, но размерът на рамката не трябва да надвишава 4500 байта.

KS. Чекова сума. 4 байта

KR. Краен разделител. 0,5 байта.

SK. Състояние на рамката. Поле с произволна дължина, не повече от 8 бита (1 байт), показващо резултатите от обработката на рамката. Открита е грешка\данните са копирани и т.н.

Токен рамката в тази мрежа има следния състав:

L17: Безжични LAN (WLAN)

B1: Общи принципи

Има 2 възможни начина за организиране на такива мрежи:

1) С базова станция. Чрез които се обменят данни между работните станции

2) Без основна станция. Когато обменът се извършва директно

Предимства на BLWS:

1) Простота и ниска цена на конструкцията

2) Мобилност на потребителите

недостатъци:

1) Ниска устойчивост на шум

2) Несигурна зона на покритие

3) Проблемът със „скрития терминал“. Проблемът със "скрития терминал" е следният: станция A предава сигнал към станция B. Станция C вижда станция B, но не вижда станция A. Станция C вярва, че B е свободна и предава своите данни към нея.

Q2: Методи за пренос на данни

Основните методи за пренос на данни са:

1) Мултиплексиране с ортогонално честотно разделяне (OFDM)

2) Честотен скачащ разширен спектър (FHSS)

3) Директен сериен разширен спектър (DSSS)

P1: Ортогонално честотно мултиплексиране

Използва се за предаване на данни със скорост до 54 Mbit/s при честота 5 GHz. Потокът от данни е разделен на N подпотока, всеки от които се модулира автономно. Въз основа на бързото преобразуване на Фурие всички носители се сгъват в общ сигнал, чийто спектър е приблизително равен на спектъра на един модулиран субпоток. В приемащия край оригиналният сигнал се възстановява с помощта на обратното преобразуване на Фурие.

P2: Разширяване на спектъра чрез скачане на честотата

Методът се основава на постоянна промяна на носещата честота в рамките на даден диапазон. Във всеки интервал от време се предава определена част от данните. Този метод осигурява по-надежден трансфер на данни, но е по-сложен за изпълнение от първия метод.

P3: Директен сериен разширен спектър

Всеки един бит в предаваните данни се заменя с двоична последователност. В същото време скоростта на предаване на данни се увеличава, което означава, че спектърът на предаваните честоти се разширява. Този метод също така осигурява повишена устойчивост на шум.

Q3: ТехнологияWiFi

Тази технология е описана от стека на протокола 802.11.

Има няколко варианта за изграждане на мрежа в съответствие с този стек.

Q4: ТехнологияWiMax (802.16)

Безжична широколентова технология с висока честотна лента. Той е представен от стандарта 802.16 и е предназначен за изграждане на регионални мрежи на дълги разстояния.

Принадлежи към стандарта от точка към много точки. И изискваше предавателят и приемникът да са в пряка видимост.

Основните разлики между стандарта WiMax и WiFi:

1) Ниска мобилност, само последната опция осигурява мобилност на потребителите

2) По-висококачественото оборудване изисква повече пари

3) Големите разстояния за предаване на данни изискват повишено внимание към информационната сигурност

4) Голям брой потребители в клетка

5) Висока производителност

6) Високо качествообслужващ мултимедиен трафик

Първоначално тази мрежа се развива като безжична, наземна мрежа кабелна телевизия, но не се справи много добре с тази задача и в момента се разработва, за да обслужва мобилни потребители, движещи се с висока скорост.

Q5: Безжични лични мрежи

Такива мрежи са предназначени за взаимодействие на устройства, принадлежащи на един собственик и разположени на кратко разстояниеедна от друга (няколко десетки метра).

P1:Bluetooth

Тази технология, описана в стандарта 802.15, осигурява взаимодействие различни устройствав честотния диапазон 2,4 MHz, със скорост на обмен до 1 Mbit/s.

Bluetooth се основава на концепцията за пиконет.

Различава се в следните свойства:

1) Зона на покритие до 100 метра

2) Брой устройства 255

3) Брой работещи устройства 8

4) Едно основно устройство, обикновено компютър

5) С помощта на мост можете да комбинирате няколко пиконети

6) Рамките са с дължина 343 байта

P2: ТехнологияZigBee

ZegBee е технология, описана в стандарта 802.15.4. Предназначен е за изграждане кабелни мрежиизползване на предаватели с ниска мощност. Предназначен е за дългосрочен план живот на батериятаот батерията и за по-голяма сигурност при ниски скорости на трансфер на данни.

Основните характеристики на тази технология са, че при ниска консумация на енергия се поддържат не само щадящи технологии и комуникации от точка до точка, но и сложни безжична мрежас мрежеста топология.

Основната цел на такива мрежи:

1) Автоматизация на жилищни и строящи се помещения

2) Персонализирано медицинско диагностично оборудване

3) Промишлени системи за мониторинг и контрол

Технологията е проектирана да бъде по-проста и по-евтина от всички други мрежи.

В ZigBee има 3 вида устройства:

1) Координатор. Установяване на връзка между мрежите и възможност за съхраняване на информация от устройства, разположени в мрежата

2) Рутер. За да се свържете

3) Крайно устройство. Може да предава данни само на координатора

Тези устройства работят в различни честотни диапазони, приблизително 800 MHz, 900 MHz, 2400 MHz. Комбинацията от различни честоти осигурява висока шумоустойчивост и надеждност на тази мрежа. Скоростта на трансфер на данни е няколко десетки килобита в секунда (10 - 40 kbit/s), разстоянието между станциите е 10 - 75 метра.

Q6: Безжични сензорни мрежи

Те са разпределена, самоорганизираща се, устойчива на грешки мрежа, състояща се от много сензори, които не се обсъждат и не изискват специална конфигурация. Такива мрежи се използват в производството, транспорта, системите за поддържане на живота и системите за сигурност. Използват се за наблюдение на различни параметри (температура, влажност...), достъп до обекти, повреди на изпълнителни механизми и екологични параметри на околната среда.

Мрежата може да се състои от следните видове устройства:

1) Мрежов координатор. Организиране и настройка на мрежови параметри

2) Напълно функционално устройство. Включва, но не се ограничава до ZigBee поддръжка

3) Устройство с ограничен набор от функции. За свързване към сензора

L18: Принципи на организиране на глобални мрежи

B1: Класификация и оборудване

Набор от различни мрежи, разположени на значително разстояние една от друга и обединени в една мрежа с помощта на телекомуникационни средства, представляват географски разпределена мрежа.

Съвременните телекомуникации комбинират географски разпределени мрежи в глобална компютърна мрежа. Тъй като географски разпределените мрежи и Интернет използват едни и същи системи за формиране на мрежи, те обикновено се комбинират в един клас WAN (Wide Area Networks).

За разлика от локалните мрежи, основните характеристики на глобалните мрежи са:

1) Неограничено териториално покритие

2) Комбиниране на компютри от различни видове

3) Използва се специално оборудване за предаване на данни на големи разстояния

4) Мрежовата топология е произволна

5) Особено внимание се обръща на маршрутизирането

6) Глобалната мрежа може да съдържа различни видове канали за предаване на данни

Предимствата включват:

1) Предоставяне на потребителите на неограничен достъп до изчислителни и информационни ресурси

2) Възможност за достъп до мрежата от почти всяка точка на света

3) Възможност за предаване на всякакъв вид данни, включително видео и аудио.

Основните типове широкообхватни мрежови устройства включват:

1) Повторители и хъбове. Те са пасивни средства за свързване на мрежи. Работи на първо ниво на OSI модела

2) Мостове, рутери, комуникатори и шлюзове. Те са активно средство за изграждане на мрежи. Основната функция на активните инструменти е усилване на сигнала и контрол на трафика, т.е. те работят на второ ниво на OSI модела

B2: Мостове

Това е най-простото мрежово устройство, което обединява мрежови сегменти и регулира преминаването на рамки между тях.

2 сегмента, свързани с мост, се превръщат в една мрежа. Мостът работи на втория слой на връзката за данни и е прозрачен за протоколите от по-високо ниво.

За да прехвърли рамки от един сегмент в друг, мостът генерира таблица, която съдържа:

1) Списък на адресите, свързани със станцията

2) Порт, към който са свързани станциите

3) Време Последна актуализациязаписи

За разлика от повторителя, който просто предава кадри, мостът анализира целостта на кадрите и ги филтрира. За да получат информация за местоположението на дадена станция, мостовете четат информация от рамката, преминаваща през нея, и анализират отговора на станцията, която е получила тази рамка.

Предимствата на мостовете са:

1) Относителна простота и ниска цена

2) Локалните рамки не се предават към друг сегмент

3) Наличието на моста е прозрачно за потребителите

4) Мостовете автоматично се адаптират към промените в конфигурацията

5) Мостовете могат да свързват мрежи, работещи с различни протоколи

недостатъци:

1) Закъснения на мостове

2) Невъзможност за използване на алтернативни маршрути

3) Допринесете за изблици на трафик в мрежата, например, когато търсите станции, които не са в списъка

Има 4 основни вида мостове:

1) Прозрачен

2) Излъчване

3) Капсулиране

4) С маршрутизиране

P1: Прозрачни мостове

Прозрачните мостове са проектирани да свързват мрежи с идентични протоколи на физическо ниво и на ниво връзка за данни.

Прозрачният мост е самообучаващо се устройство; за всеки свързан сегмент той автоматично изгражда таблици с адреси на станции.

Алгоритъмът на работа на моста е приблизително както следва:

1) Приемане на входящия кадър в буфера

2) Анализ на адреса на източника и търсенето му в адресната таблица

3) Ако адресът на източника не е в таблицата, тогава адресът и номерът на порта, откъдето идва рамката, се записват в таблицата

4) Адресът на дестинацията се анализира и търси в таблицата с адреси

5) Ако целевият адрес е намерен и той принадлежи към същия сегмент като адреса на източника, т.е. номерът на входния порт съвпада с номера на изходния порт, тогава рамката се премахва от буфера

6) Ако адресът на местоназначението е намерен в адресната таблица и принадлежи към друг сегмент, тогава рамката се изпраща до съответния порт за предаване към желания сегмент

7) Ако адресът на дестинация не е в адресната таблица, тогава рамката се предава на всички сегменти, с изключение на сегмента, от който идва

P2: Мостове за излъчване

Те са предназначени да комбинират мрежи с различни протоколи на ниво връзка за данни и на физическо ниво.

Излъчващите мостове обединяват мрежи чрез манипулиране на „обвивки“, т.е. при предаване на кадри от Ethernet Token Ring мрежа, заглавката и трейлъра на Ethernet рамката се заменят с хедъра и трейлъра на Token Ring. Проблем, който може да възникне, е, че допустимият размер на рамката в две мрежи може да е различен, така че всички мрежи трябва да бъдат конфигурирани с един и същ размер на рамката предварително.

P3: Капсулиращи мостове

безжична мрежа с оптичен интерфейс

Капсулиращите мостове са проектирани да свързват мрежи със същите протоколи през високоскоростна опорна мрежа с различен протокол. Например взаимното свързване на Ethernet мрежи чрез взаимно свързване FDDI.

За разлика от излъчващите мостове, при които хедърът и трейлърът са заменени, в този случай получените кадри, заедно с хедъра, се поставят в друг плик, който се използва в опорна мрежа. Дестинационният мост извлича оригиналния кадър и го изпраща до сегмента, където се намира дестинацията.

Полето FDDI винаги е достатъчно дълго, за да побере всеки кадър от друг протокол.

P4: Мостове с маршрутизиране на източника

Такива мостове използват информация за маршрутизиране на рамката, записана в заглавката на рамката от базовата станция.

В този случай адресната таблица не е необходима. Този метод най-често се използва в Token Ring за прехвърляне на кадри между различни сегменти.

Q3: Рутери

Маршрутизаторите, подобно на мостовете, ви позволяват ефективно да комбинирате мрежи и да увеличавате техния размер. За разлика от моста, чиято работа е прозрачна за мрежови устройства, рутерите трябва изрично да посочват порта, през който ще премине рамката.

Входящите пакети се въвеждат във входния клипборд и се използват централен процесоррутер се анализират. Въз основа на резултатите от анализа се избира изходният клипборд.

Рутерите могат да бъдат разделени на следните групи:

1) Периферни рутери. За свързване на малки клонове към мрежата на централния офис

2) Рутери отдалечен достъп. За средно големи мрежи

3) Мощни опорни рутери

P1: Периферни рутери

За да се свържат с мрежата на централния офис, те имат 2 порта с увреждания. Единият за свързване към вашата мрежа, а другият към централната мрежа.

Всички функции са възложени на централния офис, така че периферните рутери не изискват поддръжка и са много евтини.

P2: Рутери за отдалечен достъп

Обикновено имат фиксирана структура и съдържат 1 локален порт и няколко порта за свързване към други мрежи.

Те осигуряват:

1) Предоставяне на комуникационен канал при поискване

2) Компресиране на данни за увеличаване на производителността

3) Автоматично превключванетрафик към комутируеми линии, когато основната или наетата линия се повреди

P3: Backbone рутери

Те се делят на:

1) С централизирана архитектура

2) С изправена архитектура

Характеристики на рутери с разпределена архитектура:

1) Модулен дизайн

2) Наличие на до няколко дузини портове за свързване към различни мрежи

3) Поддръжка на инструменти за устойчивост на грешки

При рутери с централизирана архитектура всички функции са концентрирани в един модул. Рутерите с разпределена архитектура осигуряват по-висока надеждност и производителност в сравнение с централизирана архитектура.

Q4: Протоколи за маршрутизиране

Всички методи за маршрутизиране могат да бъдат разделени на 2 групи:

1) Статични или фиксирани методи за маршрутизиране

2) Динамични или адаптивни методи за маршрутизиране

Статичното маршрутизиране включва използването на маршрути, които са зададени от системния администратор и не се променят за дълъг период от време.

Статичното маршрутизиране се използва в малки мрежи и има следните предимства:

1) Ниски изисквания към рутера

2) Повишена сигурностмрежи

В същото време има и значителни недостатъци:

1) Много висока трудоемкост на работа

2) Липса на адаптация към промените в мрежовата топология

Динамичното маршрутизиране ви позволява автоматично да променяте маршрута, когато има задръствания или повреди в мрежата. Протоколите за маршрутизиране в този случай се реализират програмно в рутера, създавайки таблици за маршрутизиране, които показват текущите състояния на мрежата.

Вътрешните протоколи за маршрутизиране се основават на алгоритми за обмен:

1) Таблици с векторна дължина (DVA)

2) Информация за състоянието на връзката (LSA)

DVA е алгоритъм за обмен на информация за наличните мрежи и разстоянията до тях чрез изпращане на излъчвани пакети.

Този алгоритъм е внедрен в един от първите RIP протоколи, който не е загубил своята актуалност и до днес. Те периодично изпращат пакети за излъчване, за да актуализират таблиците за маршрутизиране.

Предимства:

1) Простота

недостатъци:

1) Бавно формиране на оптимални маршрути

LSA е алгоритъм за обмен на информация за състоянието на каналите, нарича се още алгоритъм за предпочитание на най-краткия път.

Базира се на изграждане на динамична мрежова топологична карта чрез събиране на информация за всички свързани мрежи. Когато състоянието на неговата мрежа се промени, рутерът незабавно изпраща съобщение до всички останали рутери.

Предимствата включват:

1) Гарантирана и бърза оптимизация на маршрута

2) По-малко количество информация, предавана по мрежата

Заедно с развитието на достойнствата на алгоритъма LSA беше разработването на протокола OSPF. Това е най-модерният и често използван протокол, той предоставя следните допълнителни възможности към основния LSA алгоритъм:

1) По-бърза оптимизация на маршрута

2) Лесен за отстраняване на грешки

3) Маршрутизиране на пакети според класа на обслужване

4) Удостоверяване на маршрути, тоест липсата на възможност за прихващане на пакети от нападатели

5) Създайте виртуален канал между рутерите

Q5: Сравнение на рутери и мостове

Предимствата на рутерите в сравнение с мостовете включват:

1) Висока сигурност на данните

2) Висока надеждност на мрежите поради алтернативни пътища

3) Ефективно разпределение на натоварването по комуникационни канали чрез избор на най-добрите маршрути за предаване на данни

4) По-голяма гъвкавост чрез избор на маршрут според неговата метрика, т.е. цена на маршрута, пропускателна способност и т.н.

5) Възможност за комбиниране с различни дължини на пакети

Недостатъците на рутерите включват:

1) Сравнително голямо забавяне при предаване на пакети

2) Сложност на инсталацията и конфигурацията

3) Когато премествате компютър от една мрежа в друга, трябва да промените мрежовия му адрес

4) По-високи производствени разходи, тъй като са необходими скъпи процесори, големи RAM, скъп софтуер

Могат да се разграничат следните характерни характеристики на мостовете и рутерите:

1) Мостовете работят с MAC (т.е. физически) адреси, а рутерите работят с мрежови адреси

2) За да изградят маршрут, мостовете използват само адресите на подателя и получателя, докато рутерите използват много различни източници за избор на маршрут

3) Мостовете нямат достъп до данните в плика, но рутерите могат да отворят пликовете и да разделят пакетите на по-къси

4) С помощта на мостове пакетите се филтрират само и рутерите препращат пакети към определен адрес

5) Мостовете не вземат предвид приоритета на рамката, а рутерите предоставят различни видове услуги

6) При мостове не е осигурено многозакъснения, въпреки че кадрите могат да бъдат загубени при претоварване, а рутерите въвеждат повече латентност

7) Мостовете не гарантират доставка на рамка, но рутерите го правят

8) Мостът спира да работи, ако мрежата се повреди, а рутерът търси алтернативен маршрут и поддържа мрежата работеща

9) Мостовете осигуряват доста по-ниско ниво на сигурност от рутерите

Q6: Превключватели

Превключване от функционалностзаема междинна позиция между мост и рутер. Той работи на втория слой на връзката, тоест превключва данни въз основа на MAC адреси.

Производителността на комутаторите е значително по-висока от тази на мостовете.

Каноничната структура на превключвателя може да бъде представена по следния начин:

За разлика от моста, всеки порт на комутатора има свой собствен процесор, докато мостът има общ процесор. Превключвателят установява един път за всички кадри, т.е. образува се така нареченият пакет.

Превключващата матрица прехвърля рамки от входни буфери към изходни буфери въз основа на превключващата матрица.

Използват се 2 метода на превключване:

1) С буфериране на пълен кадър, т.е. прехвърлянето започва, след като целият кадър бъде съхранен в буфера

2) В движение, когато анализът на заглавката започне веднага след влизане във входния порт\буфер и рамката незабавно се изпраща до желания изходен буфер

Превключвателите се разделят на:

1) Полудуплекс, когато мрежов сегмент е свързан към всеки порт

2) Дуплекс, когато само една работна станция е свързана към порта

Суичовете са по-интелигентни мрежови устройства от мостовете. Те позволяват:

1) Автоматично откриване на комуникационна конфигурация

2) Преведете протоколите на слоя за връзки

3) Филтърни рамки

4) Задайте приоритети на трафика

L19: Мрежи, ориентирани към свързване

B1: Принципът на предаване на пакети, базиран на виртуални канали

Превключването в мрежите може да се основава на 2 метода:

1) Метод на дейтаграма (без връзка)

2) Въз основа на виртуален канал (ориентиран към връзка)

Има 2 вида виртуални канали:

1) Dial-up (за времетраенето на сесията)

2) Постоянни (формирани ръчно и непроменими за дълго време)

При създаване на комутируем канал, маршрутизирането се извършва веднъж, когато премине първият пакет. На този канал се присвоява условен номер, чрез който се адресира предаването на други пакети.

Тази организация намалява забавянето:

1) Решението за препращане на пакет се взема по-бързо поради късата таблица за превключване

2) Ефективната скорост на трансфер на данни се увеличава

Използването на постоянни канали е по-ефективно, тъй като няма стъпка за установяване на връзка. Въпреки това множество пакети могат да се предават едновременно през постоянна връзка, което намалява ефективната скорост на трансфер на данни. Постоянните виртуални вериги са по-евтини от специализираните вериги.

P1: Цел и структура на мрежата

Такива мрежи са най-подходящи за предаване на трафик с ниска интензивност.

X.25 мрежите също се наричат мрежи за комутация на пакети. Дълго време такива мрежи бяха единствените мрежи, които работеха на нискоскоростни, ненадеждни комуникационни канали.

Такива мрежи се състоят от комутатори, наречени центрове за комутация на пакети, разположени на различни географски места. Превключвателите са свързани помежду си чрез комуникационни линии, които могат да бъдат цифрови или аналогови. Няколко нискоскоростни потока от терминалите се комбинират в пакет, предаван по мрежата. За тази цел се използват специални устройства - адаптер за пакетни данни. Именно към този адаптер са свързани терминалите, работещи в мрежата.

Функциите на адаптера за пакетни данни са:

1) Сглобяване на символи в пакети

2) Разбор на пакети и извеждане на данни към терминали

3) Управление на процедурите за свързване и изключване по мрежата

Терминалите в мрежата нямат собствени адреси, те се разпознават от порта на адаптера за пакетни данни, към който е свързан терминалът.

P2: Протоколен стекx.25

Стандартите са описани на 3 протоколни нива: физическо, канално и мрежово.

На физическо ниво се дефинира универсален интерфейс между оборудването за предаване на данни и крайното оборудване.

На ниво връзка се осигурява балансиран режим на работа, което означава равенство на възлите, участващи във връзката.

Мрежовият слой изпълнява функциите на маршрутизиране на пакети, установяване и прекъсване на връзка и контрол на потока от данни.

P3: Установяване на виртуална връзка

За установяване на връзка се изпраща специален пакет за заявка за повикване. В този пакет в специално поле се посочва номера на виртуалния канал, който ще се формира. Този пакет преминава през възлите, образувайки виртуален канал. След преминаване на пакета и създаване на канал, номерът на този канал се въвежда в останалите пакети и през него се предават пакети с данни.

Мрежовият протокол x.25 е предназначен за нискоскоростни канали с високо нивосмущения и не гарантира пропускателна способност, но ви позволява да приоритизирате трафика.

P1: Характеристики на технологията

Такива мрежи са много по-подходящи за предаване на натоварен локален мрежов трафик, ако са налични висококачествени комуникационни линии (например оптични влакна).

Технологични характеристики:

1) Режимът на работа на дейтаграмата осигурява висока пропускателна способност, до 2 Mbit/s, ниски закъснения на кадрите, но в същото време няма гаранция за надеждност на предаването

2) Поддръжка на основни показатели за качество на услугата, предимно средната скорост на трансфер на данни

3) Използване на 2 вида виртуални канали: постоянни и комутирани

4) Технологията Frame Relay използва техника за виртуална връзка, подобна на x.25, но данните се предават само на ниво потребител и връзка за данни, докато при x.25 се предават и на ниво мрежа

5) Разходът на Frame Relay е по-малък от x.25

6) Протоколът на слоя за връзка има 2 режима на работа:

а. Основен. За пренос на данни

b. Управител. За контрол

7) Технологията Frame Relay е фокусирана върху висококачествени комуникационни канали и не осигурява откриване и коригиране на изкривени рамки

P2: Подкрепете качеството на услугата

Тази технология поддържа процедурата за поръчване на качеството на услугата. Те включват:

1) Договорена скорост, при която данните ще бъдат прехвърлени

2) Договореният обем на пулсация, т.е максимална сумабайт за единица време

3) Допълнителен обем на пулсации, т.е. максималният брой байтове, които могат да бъдат прехвърлени над зададената стойност за единица време

P3: Използване на мрежиКадърРеле

Технологията Frame Relay в териториалните мрежи може да се разглежда като аналог на Ethernet в локалните мрежи.

И двете технологии:

1) Предоставяне на бързи транспортни услуги без гаранция за доставка

2) Ако кадрите са загубени, не се прави опит за възстановяването им, тоест полезната пропускателна способност на дадена мрежа зависи от качеството на канала

В същото време не е препоръчително да се предава звук, още по-малко видео през такива мрежи, въпреки че поради наличието на приоритети може да се предава реч.

P1: Общи понятия за банкомат

Това е технология за асинхронен режим, използваща малки пакети, наречени клетки(клетки).

Тази технология е предназначена за предаване на глас, видео и данни. Може да се използва както за изграждане на локални мрежи, така и за магистрали.

Компютърният мрежов трафик може да бъде разделен на:

1) Поточно предаване. Представяне на единен поток от данни

2) Пулсиращ. Неравномерен, непредвидим поток

Поточният трафик е типичен за предаване на мултимедийни файлове (видео), за които латентността на кадрите е най-критична. Спукването на трафика е прехвърляне на файлове.

ATM технологията е в състояние да обслужва всички видове трафик поради:

1) Техники за виртуален канал

2) Параметри за качество на предварителна поръчка

3) Чрез определяне на приоритети

P2: ПринципиАТМ технологии

Подходът е да се предават всички видове трафик в пакети с фиксирана дължина - клетки с дължина 53 байта. 48 байта - данни + 5 байта - заглавка. Размерът на клетката беше избран, от една страна, въз основа на намаляване на времето на забавяне във възлите, а от друга страна, въз основа на минимизиране на загубите на пропускателна способност. Освен това, когато използвате виртуални канали, заглавката съдържа само номера на виртуалния канал, който може да съдържа максимум 24 бита (3 байта).

ATM мрежата има класическа структура: ATM комутатори, свързани с комуникационни линии, към които се свързват потребителите.

P3: ATM протоколен стек

Протоколният стек съответства на долните 3 слоя на OSI модела. Той включва: адаптационен слой, ATM слой и физически слой. Въпреки това, няма пряко съответствие между ATM и OSI слоевете.

Адаптационният слой е набор от протоколи, които преобразуват данните от горните слоеве в клетки с необходимия формат.

ATM протоколът се занимава директно с предаването на клетки през комутатори. Физическият слой определя координацията на предавателните устройства с комуникационната линия и параметрите на предавателната среда.

P4: Осигуряване на качество на услугата

Качеството се определя от следните параметри на трафика:

1) Пикова клетъчна скорост

2) Средна скорост

3) Минимална скорост

4) Максимална стойност на пулсации

5) Пропорция на загубените клетки

6) Клетъчно забавяне

Трафикът в съответствие с посочените параметри е разделен на 5 класа:

Клас X е запазен и параметрите за него могат да се задават от потребителя.

L20: Глобална мрежаинтернет

B1: Кратка история на създаване и организационни структури

Глобалната Интернет мрежа се реализира на базата на стек от TCP\IP мрежови протоколи, които осигуряват трансфер на данни между локални и териториални мрежи, както и комуникационни системи и устройства.

Появата на Интернет от стека на протоколите TCP\IP е предшествана от създаването на мрежата ARPANET в средата на 60-те години на миналия век. Тази мрежа е създадена под егидата на Службата за научни изследвания на Министерството на отбраната на САЩ и нейното развитие е поверено на водещи американски университети. През 1969 г. мрежата стартира и се състои от 4 възела. През 1974 г. са разработени първите TCP\IP модели, а през 1983 г. мрежата напълно преминава към този протокол.

Успоредно с това през 1970 г. започва развитието на междууниверситетската мрежа NSFNet. И през 1980 г. тези две разработки се сляха, получавайки името Интернет.

През 1984 г. е разработена концепцията за имена на домейни, а през 1989 г. всичко се оформя като World Wide Web (WWW), която се основава на HTTP протокола за прехвърляне на текст.

Интернет е обществена организация, в който няма органи на управление, няма собственици, а само координиращ орган т.нар IAB.

Включва:

1) Изследователска подкомисия

2) Законодателна подкомисия. Разработва стандарти, които се препоръчват за използване от всички интернет участници

3) Подкомитет, отговорен за разпространението на техническа информация

4) Отговаря за регистриране и свързване на потребители

5) Отговаря за други административни задачи

Q2: Протоколен стекTCP\IP

Под протоколен стекобикновено се отнася до набор от внедрения на стандарти.

Моделът стек на протокола TCP\IP съдържа 4 нива; съответствието на тези нива с OSI модела е дадено в следната таблица:

На 1-во ниво на TCP модела мрежовият интерфейс съдържа хардуерно зависим софтуер, който осъществява пренос на данни в специфична среда. Средата за предаване на данни се реализира по различни начини, от връзка от точка до точка до сложна комуникационна структура на мрежа x.25 или Frame Relay. TCP\IP протоколната мрежа поддържа всички стандартни протоколи на физическия слой, както и слой на връзката за Ethernet, Token Ring, FDDI и т.н.

На 2-ри междурежимен слой на TCP модела задачата за маршрутизиране се изпълнява с помощта на IP протокола. Втората важна задача на този протокол е да скрие хардуерните и софтуерните характеристики на средата за предаване на данни и да осигури по-високи нива с един интерфейс, което гарантира мултиплатформени приложения.

На третия транспортен слой се решават проблемите с надеждната доставка на пакети и поддържането на техния ред и цялост.

На 4-то ниво на приложение има задачи на приложението, които изискват обслужване от транспортния слой.

Основните характеристики на протоколния стек TCP\IP са:

1) Независимост от средата за предаване на данни

2) Негарантирана доставка на пакет

Информационните обекти, използвани на всяко ниво на TCP\IP модела, имат следните характеристики:

1) Съобщението е блок от данни, с който работи приложният слой. Той се предава от приложението към транспортния слой с размер и семантика, подходящи за това приложение.

2) Сегмент – блок от данни, който се формира на транспортно ниво

3) Пакет, наричан още IP дейтаграма, който IP протоколът оперира на междумрежовия слой

4) Рамка - хардуерно зависим блок от данни, получен чрез опаковане на IP дейтаграма във формат, приемлив за конкретна физическа среда за предаване на данни

Разгледайте накратко протоколите, използвани в TCP\IP стека.

Протоколи на приложния слой(трябва да знаете кои съществуват, как се различават и какви са)

FTP- протокол за трансфер на файлове. Предназначен за прехвърляне на файлове по мрежата и изпълнява:

1) Свържете се с FTP сървъри

2) Преглед на съдържанието на директорията

FTP работи на върха на транспортния слой на TCP протокола, използва порт 20 за пренос на данни, порт 21 за прехвърляне на команди.

FTP предоставя възможност за удостоверяване (идентификация на потребителя), възможност за прехвърляне на файлове от прекъснато място.

TFTP - опростен протокол за пренос на данни. Проектиран предимно за първоначално зареждане на бездискови работни станции. За разлика от FTP, удостоверяването не е възможно, но може да се използва идентификация чрез IP адрес.

BGP- Протокол за граничен шлюз. Използва се за динамично маршрутизиране и е предназначен за обмен на информация за маршрути.

HTTP- протокол за трансфер на хипертекст. Проектиран да предава данни във формуляра текстови документибазирани на технологията клиент-сървър. В момента този протокол се използва за извличане на информация от уебсайтове.

DHCP- динамичен протокол за конфигуриране на възел. Предназначен за автоматично разпределение на IP адреси между компютри. Протоколът се изпълнява в специализиран DHCP сървъризползвайки технология клиент-сървър: в отговор на компютърна заявка, той издава IP адрес и конфигурационни параметри.

SMNP - Прост протокол за управление на мрежата. Проектиран да управлява и наблюдава мрежови устройства чрез обмен на контролна информация.

DNS- система за имена на домейни. Това е разпределена йерархична система за получаване на информация за домейни, най-често за получаване на IP адрес по символно име.

ГЛЪТКА- протокол за установяване на сесия. Проектиран да установи и прекрати потребителска сесия.

Подобни документи

Историята на появата на мрежата Token-Ring като алтернатива на Ethernet. Топология на мрежата, абонатна връзка, Token-Ring концентратор. Основни технически характеристики на мрежата. Формат на мрежов пакет (рамка). Предназначение на пакетните полета. Метод за достъп до токени.

презентация, добавена на 20.06.2014 г


Ролята и общите принципи на изграждане на компютърни мрежи. Топологии: шина, мрежа, комбинирана. Основни системи за изграждане на Token Ring мрежи на персонални компютри. Протоколи за пренос на информация. Софтуер, мрежова инсталационна технология.

курсова работа, добавена на 11.10.2013 г


История на Fast Ethernet. Правилата за подканване на Fast Ethernet мрежа са подобни на правилата за конфигурация на Ethernet. Физическа иновация на технологията Fast Ethernet. Опции за кабелна система: многомодов оптичен кабел, вита двойка, коаксиален.

резюме, добавено на 02/05/2015


Изисквания към сървъра. Избор на мрежов софтуер. Оптимизация и отстраняване на проблеми в работеща мрежа. Бърза Ethernet структура. Ортогонално честотно мултиплексиране. Класификация на безжично мрежово оборудване.

дисертация, добавена на 30.08.2010 г


Характеристики на съществуващата мрежа на град Павлодар. Изчисляване на натоварването от абонати на мрежата Metro Ethernet, логическа схемавключване на компоненти Решения на Ciscoсистеми. Взаимодействие на шлюзове за избор на услуга с градски мрежи за данни, свързване на клиенти.

теза, добавена на 05/05/2011


Характеристики на основните мрежови устройства за взаимно свързване. Основни функции на повторителя. Физическо структуриране на компютърни мрежи. Правила за правилно изграждане на мрежови сегменти Fast Ethernet. Характеристики на използването на 100Base-T оборудване в локални мрежи.

резюме, добавено на 30.01.2012 г


Технологии за изграждане на локални жични Ethernet мрежи и Wi-Fi безжични сегменти. Принципи на изграждане на интегрирана мрежа, възможност за свързване на станции. Анализ на оборудването на пазара и избор на устройства, отговарящи на изискванията.

дисертация, добавена на 16.06.2011 г


Свързване на компютри, разположени в апартаменти на три къщи, в локална мрежа с помощта на технологията FastEthernet. Технологии за кодиране, използвани в SHDSL. Свързване на локална мрежа към Интернет чрез WAN технология. Правила за изграждане на Fast Ethernet сегменти.

курсова работа, добавена на 08.09.2012 г


Ethernet/Fast Ethernet мрежови алгоритми: метод за контрол на обмена на достъп; изчисляване на цикличната контролна сума (устойчив на шум цикличен код) на пакета. Транспортен протокол на мрежов слой, ориентиран към потока. Протокол за управление на предаването.

тест, добавен на 14.01.2013 г


Локална мрежа като група персонални компютри ( периферни устройства), които са свързани помежду си чрез високоскоростен цифров канал за предаване на данни в близките сгради. Ethernet мрежи: формиране, история на развитие. Мрежови кабели.

ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ЗА КОМУНИКАЦИИ

Урок. Част 1.

Москва 2008 г
ФЕДЕРАЛНА АГЕНЦИЯ ЗА КОМУНИКАЦИИ

Московски технически университет по комуникации и информатика

Катедра Мултимедийни мрежи и комуникационни услуги

^ Основи на мрежовите технологии и високоскоростен трансфер на данни

Урок

за студенти, обучаващи се в специалности 230101, 230105, 210406

Беленкая М.Н., доцент

Яковенко Н.В., доцент
Рецензенти: проф. д.т.н Минкин М.А.

доц. д.ф.н. Попова А.Г.
Одобрено от методическия съвет на MTUCI като учебно помагало.

Протокол No 1 от 14.09.2008г

Москва 2008 г

Предговор

IN учебникРазглеждат се основните аспекти на високоскоростното предаване на данни, мрежовите технологии и взаимодействието на компютърните технологии. За да разберат успешно представения материал, студентите трябва да имат познания по основи на компютърните технологии, компютърна архитектура, операционни системи, кодиране на сигнали и кодиране на информация, кабелни системи, основи на телекомуникациите.

• 
  осигуряват разбиране на основните технологии за високоскоростна комуникация между компютърни системи, съответните стандарти и протоколи, предоставят информация, която е от значение към момента на писане на ръководството за развиващи се области на пренос на данни;
• 
  научи ни да прилагаме натрупаните преди нас знания и да търсим подходяща информация;
• 
  научи как да използва телекомуникационни стандарти и препоръки на водещи световни производители в областта на високоскоростния пренос на данни;
• 
  учат да използват професионален език и различни компютърни и телекомуникационни термини.

^ Глава 1. Исторически фон за развитието на високоскоростни мрежи за данни

Анализирайки историческия опит в създаването и развитието на мрежови технологии за високоскоростен трансфер на информация, трябва да се отбележи, че основният фактор, който определя появата на тези технологии, е създаването и развитието на компютърните технологии. От своя страна стимулът за създаването на компютърна техника (електронни компютри) беше Втората световна война. Дешифрирането на кодираните съобщения на германските агенти изискваше огромно количество изчисления и те трябваше да се извършат веднага след радиоприхващането. Поради това британското правителство основава тайна лабораторияза създаване на електронен компютър, наречен COLOSSUS. Известният британски математик Алън Тюринг участва в създаването на тази машина и това е първият електронен цифров компютър в света.

Втората световна война оказва влияние върху развитието на компютърните технологии в Съединените щати. Армията се нуждаеше от стрелкови маси, които да се използват при насочване на тежка артилерия. През 1943 г. Джон Маучли и неговият ученик Дж. Преспер Екерт започват да строят електронен компютър, който нарекоха ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer – електронен цифров интегратор и калкулатор). Състои се от 18 000 вакуумни тръби и 1500 релета. ENIAC тежал 30 тона и консумирал 140 киловата електроенергия. Машината имаше 20 регистъра, всеки от които можеше да съдържа 10-битово десетично число.

След войната на Мушли и Екерт им е позволено да организират училище, където да говорят за работата си на колеги учени. Скоро други изследователи се заели с изграждането на електронни компютри. Първият работещ компютър беше EDS AC (1949). Тази машина е проектирана от Морис Уилкс от университета в Кеймбридж. Тогава се появяват JOHNIAC - в Rand Corporation, ILLIAC - в университета на Илинойс, MANIAC - в лабораторията в Лос Аламос и WEIZAC - в института Weizmann в Израел.

Eckert и Mauchley скоро започват работа по машината EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer), последвана от разработването на UNIVAC (първият електронен сериен компютър). През 1945 г. в работата им участва Джон фон Нойман, който създава принципите на съвременните компютърни технологии. Фон Нойман осъзна, че създаването на компютри с голяма сумаключове и кабели отнема много време и е много досаден. Той излезе с идеята програмата да бъде представена в паметта на компютъра в цифров вид заедно с данните. Той също така отбеляза, че десетичната аритметика, използвана в машината ENIAC, където всяка цифра е представена от 10 вакуумни тръби (1 тръба включена, 9 изключени), трябва да бъде заменена от двоична аритметика. Машината на фон Нойман се състоеше от пет основни части: памет - RAM, процесор - CPU, вторична памет - магнитни барабани, ленти, магнитни дискове, входни устройства - четене от перфокарти, информационни изходни устройства - принтер. Именно необходимостта от прехвърляне на данни между части на такъв компютър стимулира развитието на високоскоростното предаване на данни и организирането на компютърни мрежи.

Първоначално за прехвърляне на данни между компютри се използват перфоленти и перфокарти, след това магнитни ленти и сменяеми магнитни дискове. По-късно се появи специален математически софтуер (софтуер) - операционна система, което позволява на много потребители от различни терминали да използват един процесор, един принтер. В същото време терминалите на голяма машина (мейнфрейм) могат да бъдат отстранени от нея на много ограничено разстояние (до 300-800 м). С развитието на операционните системи стана възможно свързването на терминали към мейнфрейми с помощта на телефонни мрежи обща употребас увеличаване на броя на терминалите и съответните разстояния. Нямаше обаче общи стандарти. Всеки производител на големи компютри разработи свои собствени правила (протоколи) за свързване и по този начин изборът на производител и технология за пренос на данни за потребителя стана доживотен.

Появата на евтини интегрални схеми доведе до това, че компютрите стават по-малки, по-достъпни, по-мощни и по-специализирани. Компаниите вече можеха да си позволят да имат няколко компютъра, предназначени за различни отдели и задачи и произведени от различни производители. В тази връзка се появи нова задача: свързване на групи от компютри помежду си (Interconnection). Първите компании, които свързаха тези „острови“, бяха IBM и DEC. Системният протокол за предаване на данни на DEC беше DECNET, който вече не се използва днес, а този на IBM беше SNA (System Network Architecture - първата мрежова архитектура за предаване на данни за компютри от серия IBM 360). Въпреки това компютрите от един и същи производител все още са ограничени до свързване със себеподобни. При свързване на компютри от друг производител е използвана софтуерна емулация за симулиране на работата на желаната система.

През 60-те години на миналия век правителството на САЩ постави задачата да осигури пренос на информация между компютри на различни организации и финансира разработването на стандарти и протоколи за обмен на информация. ARPA, изследователската агенция към Министерството на отбраната на САЩ, се зае със задачата. В резултат на това беше възможно да се разработи и внедри компютър ARPANET, чрез които бяха свързани федералните организации на САЩ. Тази мрежа внедрява TCP/IP протоколи и технология за свързване на сегменти от Интернет на Министерството на отбраната на САЩ (DoD) - Интернет мрежи.

Въведен през 80-те години персонални компютризапочнаха да се обединяват в локални мрежи (LAN - Local Area Network).

Постепенно се появяват все повече производители на оборудване и съответно софтуер(MO), се извършват активни разработки в областта на взаимодействието на оборудване от различни производители. В момента се наричат ​​мрежи, които включват оборудване и MO от различни производители разнородни мрежи(хетерогенен). Необходимостта да се „разбираме“ води до необходимостта да се създават не корпоративни правила за трансфер на данни (например SNA), а общи за всички. Появяват се организации, които създават стандарти за предаване на данни, определят се правилата, по които частните клиенти, телекомуникационните компании могат да работят, правилата за комбиниране на разнородни мрежи. Такива международни организации за стандартизация включват например:

• 
  ITU-T (ITU-T – сектор за стандартизация на телекомуникациите на Международния съюз по телекомуникации, наследник на CCITT);
• 
  IEEE (Институт на инженерите по електротехника и електроника);
• 
  ISO (Международна организация по стандартизация);
• 
  EIA (Алианс на електронните индустрии);
• 
  TIA (Асоциация на телекомуникационната индустрия).

С по-евтината технология организациите и компаниите успяха да комбинират своите компютърни острови, разположени на различни разстояния (в различни градове и дори континенти) в свои собствени частни - корпоративен нето. Корпоративна мрежа може да бъде изградена на базата на международни стандарти (ITU-T) или стандарти от един производител (IBM SNA).

С по-нататъшното развитие на високоскоростното предаване на данни стана възможно да се обединят различни организации в една мрежа и да се свържат към нея не само членове на една компания, но и всяко лице, което следва определени правила за достъп. Такива мрежи се наричат глобален. Имайте предвид, че корпоративната мрежа е мрежа, която не е отворена за нито един потребител; глобалната мрежа, напротив, е отворена за всеки потребител.

заключения

В момента почти всички мрежи са разнородни. Информацията се генерира на базата на корпоративни мрежи. По-голямата част от информацията циркулира там. Оттук и необходимостта да ги изучаваме и да можем да реализираме такива мрежи. Въпреки това, достъпът до информация все повече се отваря за различни потребители, свободни от конкретна корпорация, и оттук необходимостта от възможност за внедряване на глобални мрежи.

^ Допълнителна информация

www.computerhistory.org

Контролни въпроси

1. Мрежата на IBM, която има представителства в Чикаго, Барселона, Москва и Виена, е:

А) глобален

Б) корпоративен

В) разнородни

Г) всички предишни определения са валидни

2. Целта на създаването на компютърна мрежа на организация е (посочете всички верни отговори):

A) споделяне на мрежови ресурси с потребители, независимо от тяхното физическо местоположение;

Б) споделяне на информация;

В) интерактивно забавление;

Г) възможност за електронна бизнес комуникация с други компании;

Д) участие в системата за диалогови съобщения (чатове).
^ Глава 2: Референтен модел за оперативна съвместимост отворени системи EMVOS (взаимосвързаност на отворена система - OSI модел)

През 1977 г. Международната организация за стандартизация (ISO), съставена от представители на индустрията за информационни и телекомуникационни технологии, създаде комитет за разработване на комуникационни стандарти, за да осигури универсална оперативна съвместимост между софтуер и хардуер от множество производители. Резултатът от работата му беше референтен модел за взаимодействие на отворени системи EMVOS. Моделът определя нивата на взаимодействие в компютърни мрежи(фиг. 1), описва функциите, които се изпълняват от всяко ниво, но не описва стандартите за изпълнение на тези задачи.

Ориз. 2.1. Нива на взаимодействие в мрежата в съответствие с EMVOS (OSI)

Тъй като различните компютри имат различни скорости на трансфер на данни, различни формати на данни, различни типове конектори, различни начинисъхранение и достъп до данни (методи за достъп), различни операционни системи и организация на видовете памет, тогава възникват много неочевидни проблеми при свързването им. Всички тези проблеми бяха класифицирани и разпределени във функционални групи - нива на EMVOS.

Нивата са организирани под формата на вертикален стек (фиг. 2.2). Всяко ниво изпълнява определена група свързани функции, необходими за организиране на компютърна комуникация. При внедряването на по-примитивни функции, той разчита на основното ниво (използва неговите услуги) и не се интересува от подробностите на това изпълнение. В допълнение, всяко ниво предлага услуги на по-високото ниво.

Нека процес на потребителско приложение, работещ на крайна система A, да направи заявка към приложен слой, като файлова услуга. Въз основа на тази заявка софтуерът на приложния слой генерира съобщение в стандартен формат, който обикновено се състои от заглавка и поле за данни. Заглавката съдържа служебна информация, която трябва да бъде предадена през мрежата към приложния слой на друг компютър (крайна система „B“), за да му каже какви действия трябва да бъдат извършени. Например, заглавката трябва да съдържа информация за местоположението на файла и вида на операцията, която трябва да се извърши върху него. Полето за данни може да е празно или да съдържа някои данни, например данни, които трябва да бъдат записани в отдалечен файл. За да се достави тази информация до предназначението й, остават да бъдат решени много предизвикателства. Но за тях са отговорни други по-ниски нива.

Фиг.2.2. Архитектура на процесите в мрежата в съответствие с EMVOS

Приложният слой изпраща генерираното съобщение надолу по стека към представителния слой (Презентация). Софтуерният модул на представително ниво, въз основа на информацията, получена от хедъра на ниво приложение, извършва необходимите действия и добавя своя собствена служебна информация към съобщението - хедър на представително ниво, който съдържа инструкции за модула на представително ниво на компютъра получател. Генерираният блок от данни се предава надолу по стека към сесийния слой, който от своя страна добавя своя хедър и т.н. Когато дадено съобщение достигне по-ниския физически слой (Physical), то е „обрасло“ със заглавки от всички слоеве. Физическият слой осигурява предаването на съобщения по комуникационна линия, тоест чрез физическа среда за предаване.

Когато съобщение пристигне на компютъра получател, то се получава от физическия слой и последователно се придвижва нагоре в стека от слой на слой. Всеки слой анализира и обработва своята заглавка, изпълнява своите функции, след което премахва тази заглавка и предава оставащия блок от данни към съседния по-висок слой.

Извикват се правилата (спецификациите), по които си взаимодействат компонентите на системата протоколи. В модела EMVOS се разграничават два основни типа протоколи. IN протоколис установяване връзки(ориентирана към връзката мрежова услуга) преди да обменят данни, изпращачът и получателят (мрежовите компоненти на едно и също ниво в отдалечени системи) трябва първо да установят логическа връзка и евентуално да изберат протокола, който да използват. След завършване на диалога те трябва да прекратят връзката. IN протоколи без предварителен установяване връзки(мрежова услуга без връзка) подателят просто предава данните. Тези протоколи се наричат ​​още дейтаграма.

Извиква се йерархично организиран набор от протоколи, достатъчни за организиране на взаимодействието на възлите в мрежата стек комуникация протоколи.

За да обозначи блок от данни, с който работят модули от определено ниво, моделът EMVOS използва общото име протокол блок данни(Protocol Data Unit, PDU). В същото време блок от данни от определено ниво има специално име (фиг. 2.3).

Нека разгледаме накратко функциите, възложени на различните нива на EMVOS.

^ Физически слой

Осигурява предаване на поток от битове във физическата среда за предаване на информация. Основно определя спецификацията за кабела и съединителите, т.е. механични, електрически и функционални характеристики на мрежовата среда и интерфейси.

На това ниво се определя:

Физическа преносна среда – тип кабел за свързване на устройства;

Механични параметри – брой пинове (тип конектор);

Електрически параметри (напрежение, продължителност на единичен сигнален импулс);

Функционални параметри (за какво се използва всеки щифт на мрежовия конектор, как се установява първоначалната физическа връзка и как се прекратява).

Примери за реализации на протоколи на физическия слой включват RS-232, RS-449, RS-530 и много ITU-T V и X серии спецификации (напр. V.35, V.24, X.21).

^ Слой за връзка с данни

На това ниво битовете са организирани в групи (рамки, рамки). Фреймът е блок от информация, който има логическо значение за предаване от един компютър на друг. Всеки кадър се доставя с адресите на физическите устройства (източник и дестинация), между които се изпраща.

Протоколът на слоя за връзка на локалната мрежа осигурява доставка на кадри между всички възли на тази мрежа. Ако в локалната мрежа се използва споделена среда за предаване, протоколът на слоя за връзка проверява наличността на средата за предаване, тоест прилага специфичен метод за достъп до канала за предаване на данни.

В глобалните мрежи, които рядко имат правилна топология, слоят за връзка за данни осигурява обмен на кадри между съседни възли в мрежата, свързани чрез отделна комуникационна линия.

В допълнение към препращането на кадри с необходимата синхронизация, нивото на връзката извършва контрол на грешките, контрол на връзката и контрол на потока от данни. Началото и краят на всеки кадър се обозначават със специална битова последователност (например флаг – 01111110). Всеки кадър съдържа контролна последователност, която позволява на приемащата страна да открие възможни грешки. Слоят за връзка може не само да открива, но и да коригира повредени рамки чрез повторно предаване.

Заглавието на слоя за връзка съдържа информация за адресите на комуникиращите устройства, типа на рамката, дължината на рамката, информация за контрол на потока и информация за протоколите от по-високо ниво, които получават пакета, поставен в рамката.

^ Мрежов слой

Основната задача на това ниво е да предава информация през сложна мрежа, състояща се от много острови (сегменти). В рамките на сегментите могат да се използват напълно различни принципи за предаване на съобщения между крайните възли – компютрите. Мрежа, състояща се от много сегменти, наричаме Интернет.

Прехвърлянето на данни (пакети) между сегментите се извършва с помощта на рутери (рутер, рутер). Можете да мислите за рутера като за устройство, в което функционират два процеса. Един от тях обработва входящите пакети и избира изходяща линия за тях според таблицата за маршрутизиране. Вторият процес е отговорен за попълването и актуализирането на таблиците за маршрутизиране и се определя от алгоритъма за избор на маршрут. Алгоритмите за избор на маршрут могат да бъдат разделени на два основни класа: адаптивни и неадаптивни. Неадаптивен алгоритми(статично маршрутизиране) не отчитат топологията и текущото състояние на мрежата и не измерват трафика по комуникационните линии. Списъкът с маршрути се зарежда предварително в паметта на рутера и не се променя при промяна на състоянието на мрежата. Адаптивна алгоритми(динамично маршрутизиране) променя решението за избор на маршрути, когато топологията на мрежата се промени и в зависимост от натоварването на линиите.

Фиг.2.4. Прехвърляне на информация между сегменти на сложна мрежа

Най-популярни в модерни мрежидва динамични метода за маршрутизиране: векторно маршрутизиране на разстояние (протокол RIP, който минимизира броя на хоповете през междинни рутери - броят на хоповете) и маршрутизиране на състоянието на връзката (протокол OSPF, който минимизира времето за достигане до желания мрежов сегмент).

На мрежово ниво може да се наложи полученият кадър да се раздели на по-малки фрагменти (дейтаграми), преди да се предадат.

Примери за протоколи на мрежовия слой са TCP/IP IP стеков протокол и Novell IPX/SPX стеков IPX стеков протокол.

^ Транспортен слой

Транспортният слой е ядрото на йерархията на протокола. Той е предназначен да оптимизира преноса на данни от подател към получател, да контролира потока от данни, да организира приложение или горни нивастек с необходимата степен на надеждност на предаването на данни, независимо от физическите характеристики на използваната мрежа или мрежи. Започвайки от транспортния слой, се изпълняват всички по-високо разположени протоколи софтуер, обикновено включен с мрежова операционна система.

Предлагат се няколко класа обслужване. Например защитен от грешки канал между крайните възли (подател и получател), доставящи съобщения или байтове до получателя в реда, в който са изпратени. Може да се предостави друг вид услуга, като препращане на отделни съобщения без гаранция, че ще бъдат доставени в същия ред. Примери за протоколи на това ниво са протоколите TCP, SPX и UDP.

^ Ниво на сесия (ниво на сесия)

Нивото позволява на потребителите различни компютриустановете комуникационни сесии помежду си. Това гарантира отваряне на сесия, управление на диалога на устройството (например заделяне на място за файл на диска на приемащото устройство) и прекратяване на взаимодействието. Това се прави с помощта на специални софтуерни библиотеки (например RPC-дистанционни извиквания на процедури от Sun Microsystems). На практика малко приложения използват сесийния слой.

^ U
ниво на представяне

Слоят извършва преобразуване на данни между компютри с различни формати на символен код, като ASCII и EBCDIC, т.е. преодолява синтактичните разлики в представянето на данните. На това ниво може да се извършва криптиране, декриптиране и компресиране на данни, като по този начин се гарантира тайната на обмена на данни за всички приложни услуги наведнъж.

^ Приложен слой (приложен слой)

Приложният слой е набор от различни протоколи, чрез които потребителите на мрежата получават достъп до споделени ресурси, като файлове, електронна поща, хипертекстови WEB страници и принтери.

На това ниво взаимодействието се осъществява не между компютрите, а между приложенията: определя се моделът, по който ще се обменят файлове, правилата, по които ще препращаме поща, организираме виртуален терминал, управление на мрежата и директории.

Примери за протоколи на това ниво са: Telnet, X.400, FTP, HTTP.

заключения

Моделът EMVOS е инструмент за създаване и разбиране на медии за предаване на данни, класифициране на функциите на мрежови устройства и софтуер. В съответствие с EMVOS тези функции са разделени на седем нива. Реализират се с помощта на спецификации – протоколи.

Разработчиците на модела вярваха, че EMVOS и протоколите, разработени в неговата рамка, ще доминират в компютърните комуникации и в крайна сметка ще изместят патентованите протоколи и конкурентни модели като TCP/IP. Но това не се случи, въпреки че в рамките на модела бяха създадени полезни протоколи. Понастоящем повечето доставчици на мрежово оборудване дефинират своите продукти в термините на OSI.

^ Допълнителна информация

Международна организация за стандартизация, системи за обработка на информация - Взаимна връзка на отворени системи - основен референтен модел, ISO7498-1984

Контролни въпроси

1. OSI моделът е:

А) Международен стандарт.

Б) Паневропейски стандарт.

В) Национален стандарт.

Г) Фирмен стандарт.

2. Какво определя OSI моделът (изключете грешното твърдение):

А) Правила за взаимодействие между два мрежови обекта, последователността и форматите на съобщенията, които обменят.

В) Брой нива.

В) Имена на нива.

D) Функции, свързани с всяко ниво.

3. Възможно ли е да си представим друга версия на модела на взаимодействие с отворени системи с различен брой нива, например 12 или 4:

А) Не, природата на мрежите изисква дефинирането на точно седем слоя.

Б) Вече съществува нова версия OSI модел от 12 слоя.

C) Вече има нова версия на 4-слойния OSI модел.

Г) Да, 7 нива са само едно от възможните решения.

4. Защо е необходим хедър в блоковете с данни на протокола EMVOS?

А) За осигуряване на синхронизация между изпращащия и получаващия компютър.

B) За да се приспособи информацията за контрол на протокола.

C) За поставяне на отварящия флаг на блок с данни.

D) По-специално, за приспособяване на адресите на мрежови устройства или процеси.