Andmesidekiht Etherneti protokolli lühitutvustus CSMA CD ja CSMA CA protokollide

Andmesidekiht. Etherneti protokolli lühitutvustus. CSMA/CD ja CSMA/CA protokollide lühitutvustus. 802. 11 protokolli lühitutvustus. Võrgukaardid ja võrgukaardi füüsiline aadress (1. 3. 3. 3).

Обмен данными в Ethernet • 1. 3. 3. 4

Стандартизация

Важность протоколов • Протоколы особенно важны для локальных сетей. Локальная проводная сеть - это область, в которой все узлы должны "говорить на одном языке" или, если говорить на компьютерном языке, "использовать один и тот же протокол". • Чаще всего в локальных проводных сетях используется протокол Ethernet. 4

Стандартизация протоколов Сетевыми стандартами, включая Ethernet и стандарты беспроводных сетей занимается институт инженеров по электронике и электротехнике, или IEEE. Комитеты IEEE отвечают: • за утверждение и обновление стандартов подключения; • за требования к среде передачи; • за требования к протоколам связи. Каждому технологическому стандарту присваивается номер, соответствующий номеру ответственного за утверждение и обновление комитета. Стандартами Ethernet занимается комитет 802. 3. 5

Стандартизация протоколов • Способность стандарта Ethernet к развитию - одна из основных причин его популярности. Для каждой версии сети Ethernet есть свой стандарт. Например, 802. 3 100 BASE-T -это стандарт 100 -мегабитной сети Ethernet с использованием кабеля с витой парой. Название стандарта расшифровывается следующим образом: Ø 100 - скорость в мегабитах в секунду Ø BASE -монополосный в основной полосе частот Ø T - тип кабеля, в данном случае, витая пара. • Скорость ранних версий Ethernet была сравнительно низкой, всего 10 Мбит/сек. Новейшие версии сети Ethernet работают со скоростью 10 гигабит в секунду и более. 6

Спецификации IEEE 802 Определяют стандарты для физических компонентов сети: • сетевой карты (Network Interface Card – NIC) и сетевого носителя (network media), которые относятся к физическому и канальному уровням модели OSI. • Спецификации IEEE 802 определяют механизм доступа адаптера к каналу связи и механизм передачи данных. • Стандарты IEEE 802 подразделяют канальный уровень на подуровни: Ø Logical Link Control (LLC) – подуровень управления логической связью; Ø Media Access Control (MAC) – подуровень управления доступом к устройствам.

12 стандартов спецификации IEEE 802. 1 • Стандарт 802. 1 (Internetworking – объединение сетей) задает механизмы управления сетью на MAC – уровне. В разделе 802. 1 приводятся основные понятия и определения, общие характеристики и требования к локальным сетям, а также поведение маршрутизации на канальном уровне, где логические адреса должны быть преобразованы в их физические адреса и наоборот. 802. 2 • Стандарт 802. 2 (Logical Link Control – управление логической связью) определяет функционирование подуровня LLC на канальном уровне модели OSI. LLC обеспечивает интерфейс между методами доступа к среде и сетевым уровнем.

802. 3 • Стандарт 802. 3 (Ethernet Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD LANs Ethernet – множественный доступ к сетям Ethernet с проверкой несущей и обнаружением конфликтов) описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей, использующих шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов. • Метод доступа CSMA/CD. 802. 3 также включает технологии Fast Ethernet.

802. 4 • Стандарт 802. 4 (Token Bus LAN – локальные сети Token Bus) определяет метод доступа к шине с передачей маркера, прототип – Arc. Net. • При подключении устройств в Arc. Net применяют топологию «шина» или «звезда» . Адаптеры Arc. Net поддерживают метод доступа Token Bus (маркерная шина) и обеспечивают производительность 2, 5 Мбит/с. Этот метод предусматривает следующие правила: Ø все устройства, подключённые к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер); Ø в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом; Ø кадр, передаваемый одной станцией, одновременно анализируется всеми остальными станциями сети. Ø В сетях Arc. Net используется асинхронный метод передачи данных (в сетях Ethernet и Token Ring применяется синхронный метод), т. е. передача каждого байта в Arc. Net выполняется посылкой ISU (Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из трёх служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных.

• • 802. 5 Стандарт 802. 5 (Token Ring LAN – локальные сети Token Ring) описывает метод доступа к кольцу с передачей маркера, прототип – Token Ring. Сети стандарта Token Ring используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером, или токеном. 802. 6 Стандарт 802. 6 (Metropolitan Area Network – городские сети) описывает рекомендации для региональных сетей. 802. 7 Стандарт 802. 7 (Broadband Technical Advisory Group – техническая консультационная группа по широковещательной передаче) описывает рекомендации по широкополосным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и оборудованию.

802. 8 • Стандарт 802. 8 (Fiber Technical Advisory Group – техническая консультационная группа по оптоволоконным сетям) содержит обсуждение использования оптических кабелей в сетях 802. 3 – 802. 6, а также рекомендации по оптоволоконным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и оборудованию, прототип – сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface). • Стандарт FDDI использует оптоволоконный кабель и доступ с применением маркера. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. Скорость сети до 100 Мб/с. Данная технология позволяет включать до 500 узлов на расстоянии 100 км.

802. 9 • Стандарт 802. 9 (Integrated Voice and Data Network – интегрированные сети передачи голоса и данных) задает архитектуру и интерфейсы устройств одновременной передачи данных и голоса по одной линии, а также содержит рекомендации по гибридным сетям, в которых объединяют голосовой трафик и трафик данных в одной и той же сетевой среде. 802. 10 • В стандарте 802. 10 (Network Security – сетевая безопасность) рассмотрены вопросы обмена данными, шифрования, управления сетями и безопасности в сетевых архитектурах, совместимых с моделью OSI. 802. 11 • Стандарт 802. 11 (Wireless Network – беспроводные сети) описывает рекомендации по использованию беспроводных сетей. (1. 7. 2. 1)

802. 12 • Стандарт 802. 12 описывает рекомендации по использованию сетей 100 VG – Any. LAN со скоростью100 Мб/с и методом доступа по очереди запросов и по приоритету (Demand Priority Queuing – DPQ, Demand Priority Access – DPA). • Технология 100 VG – это комбинация Ethernet и Token-Ring со скоростью передачи 100 Мбит/c, работающая на неэкранированных витых парах. В проекте 100 Base-VG усовершенствован метод доступа с учетом потребности мультимедийных приложений. В спецификации 100 VG предусматривается поддержка волоконно-оптических кабельных систем. Технология 100 VG использует метод доступа – обработка запросов по приоритету (demand priority access). В этом случае узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом. Имеется два уровня приоритетов – высокий и низкий.

Эволюция стандарта Ethernet 15

CSMA/CD • CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802. 3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. • CSMA/CD относится к децентрализованным случайным методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet). • Протокол в котором используется схема CSMA/CD также называют CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в модели OSI.

Метод доступа CSMA/CD 17

Метод доступа CSMA/CD Метод множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (CSMA/CD) устанавливает следующий порядок: Ø рабочая станция сначала проверяет состояние канала (свободен или нет). Ø в процессе передачи станция продолжает прослушивание сети. Ø Если два узла попытаются занять канал, то возникает конфликт. Обнаружившая конфликт интерфейсная плата, выдает в сеть специальный сигнал, и обе станции одновременно прекращают передачу. Ø Принимающая станция отбрасывает частично принятое сообщение, а все рабочие станции, желающие передать сообщение, в течение некоторого, случайно выбранного промежутка времени выжидают, прежде чем начать сообщение. Ø Все сетевые интерфейсные платы запрограммированы на разные псевдослучайные промежутки времени. Если конфликт возникнет во время повторной передачи сообщения, этот промежуток времени будет увеличен. Ø Стандарт типа Ethernet определяет сеть с конкуренцией, в которой несколько рабочих станций должны конкурировать друг с другом за право доступа к сети. 18

CSMA/CА • CSMA/CA (Carrier sensing multiple access with collision avoidance- "множественный доступ с контролем несущей и избежанием коллизий" )отличается от CSMA/CD тем, что коллизиям подвержены не пакеты данных, а только jamсигналы. • Отсюда и название «Collision Avoidance» — предотвращение коллизий (именно пакетов данных).

• CSMA/CA может работать в двух режимах. В первом — станция до начала передачи прослушивает канал. Если канал свободен, она начинает передачу данных. При передаче канал не прослушивается и станция передает кадр полностью. Если канал занят, отправитель ждет его освобождения и только после этого начинает передачу. В случае коллизии станции, участвующие в этом событии, смогут начать передачу через псевдослучайный интервал времени. Второй режим CSMA/CA базируется на протоколе MACAW и использует контроль виртуального канала, как это показано на рис. В показанном на рисунке примере станция А намеревается передать данные станции В Станция С находится в зоне доступности стации А и, возможно, станции В. Станция D входит в зону доступности станции В, но пребывает вне зоны досягаемости станции А.