Белорусский государственный университет ЦЕНТР ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ и ИНФОРМАТИКИ Компьютерные сети Утко Леонид Зигфридович Зам. директора центра информационных технологий БГУ тел. 209 -52 -44 utko@bsu. by
Канальный уровень • формирование кадров и реализация механизма обнаружения и коррекции (не всегда) ошибок при передаче кадров • решение вопросов адресации на физическом уровне • выполняется проверка доступности среды передачи при ее использовании многими ПК Протокол канального уровня ориентирован на использование для доставки: 1. Данных в пределах сетей с простой топологией и одинаковой технологией, где используются адреса одного типа во всей сети. Основные функции – адресация и совместное использование разделяемой среды. 2. Данных между различными сетями по принципу «точка – точка» , включая глобальные сети. Основные функции – восстанавливать искаженные и утерянные кадры, так каналы в этих случаях часто ненадежные. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные характеристики методов передачи (протоколов) канального уровня • Асинхронный или синхронный • Символьно или бит- ориентированные • С установлением соединения или дейтаграммный • С обнаружением искажений данных или без обнаружения • С обнаружением потерянных данных или без обнаружения • С восстановлением искаженных и потерянных данных или нет • С динамической компрессией или нет © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные характеристики методов передачи (протоколов) канального уровня • Асинхронный Самый старый протокол (телетайп по каналу точка – точка). Передача не кадрами, а символами. Каждый символ сопровождается старт-стоповыми символами • синхронный Передача данных кадрами фиксированной длины или с указанием длины в самом кадре s t o p s s б t s а a t й rt o т p s s б t а a й rt o й rt т p т s t o p б а й т s t a rt © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные характеристики методов передачи (протоколов) канального уровня При синхронной передаче • Синхронный символьно-ориентированный – используются определенные символы для синхронизации и обозначения начала и конца кадров. • Перед кадром несколько символов синхронизации –SYN - 0010110. Они позволяет приёмнику синхронизировать прием битов и определить границы байтов. • Затем символ начала кадра - STX (Start of Te. Xt) – 0000010 • Собственно данные • Затем символ окончания кадра – ETX (End of Te. Xt) - 0000011 • Проблемы - дублирование символов SYN, STX и ETX при их наличии в тексте и лишняя информация (управляющие символы) © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные характеристики методов передачи (протоколов) канального уровня При синхронной передаче • Синхронный бит-ориентированный – современный протокол. Наиболее распространенный и имеет вид: 10101… 0101 10101011 1110100101……. . 1001 Синхробиты начало кадра биты кадра (включая длину) Существуют протоколы с кадрами гибкой структуры (прикладной SNTP и канальный PPP), т. е. В кадрах может быть разное количество полей. В этом случае кадры имеют вид • синхробайты/начало кадра/ общая длина кадра/ тип данных(байт)/длина(байт)/данные/тип данных/…… или • синхробайты/начало кадра/ тип данных(байт)/длина(байт)/данные/тип данных/……/конец кадра © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные характеристики методов передачи (протоколов) канального уровня При синхронной передаче • Дейтаграммный - кадр просто отправляется в сеть • С установлением соединения Узел 1 узел 2 Установить соединение Готов к работе. мои возможности Данные Запрос разрыва Подтверждение разрыва © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные характеристики методов передачи (протоколов) канального уровня При синхронной передаче • С обнаружением искажений данных Для этого в каждом кадре формируется контрольная сумма (циклические суммы или остатки от деления кадра как одного числа на некое большое число) • С обнаружением потерянных данных Для этого вводится понятие положительных квитанций и тайм-аутов, через которые они должны быть получены отправителем кадра • С восстановлением искаженных и потерянных данных При использовании аппарата отрицательных квитанций на получение искаженных кадров и отсутствие положительных квитанций через заданные тайм-ауты можно повторять передачу искаженных и потерянных данных. Такие процедуры существенно замедляют время обработки данных и увеличивают трафик. В надежных сетях использование таких протоколов нецелесообразно и важно в ненадежных сетях. • С динамической компрессией или нет – при использовании © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Стандарты локальных сетей • Канальный уровень разделен на 2 подуровня: • Логической передачи данных (Logical Link Control – LLC) • Управления доступом к среде (Media Access Control – MAC) MAC уровень – стандарты доступа к разделяемой среде. Стандарты технологий Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, 100 VG-Any. LAN LLC уровень – взаимодействие с сетевым уровнем и передача кадров между узлами с требуемой для сетевого уровня надежностью (установление соединения, обнаружение и исправление искаженных и потерянных данных) Любой протокол уровня MAC может взаимодействовать с любым протоколом уровня LLC © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Стандарты локальных сетей Структура стандартов IEEE 802. 1 х - Определение ЛВС, взаимодействие различных технологий в одной ЛВС, мосты и коммутаторы, VLANы и т. д. Канальный уровень LLC MAC 802. 2 – логика передачи кадров и связь с сетевым уровнем 802. 3 x Ethernet Физический уровень 10 Base-2 тонкий 10 Base-T коаксиал 100 Base-T UTP 802. 5 Token Ring STP 4 и 16 Mbps 802. 12 100 VG Any. LAN 100 Base-T UTP 10 Base-Fx 100 Base-Fx оптоволокно ……. . © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Канальный уровень – уровень LLC В соответствии со стандартом 802. 2. Уровень LLC предоставляет верхним уровням три типа процедур: LLC 1 – процедура взаимодействия без установления соединения и без подтверждения LLC 2 - процедура взаимодействия c установлением соединения и подтверждением LLC 3 - процедура взаимодействия без установления соединения но с подтверждением Стек TCP/IP – LLC 1 Стек Net. BIOS/Net. BEUI (Microsoft/IBM) – LLC 1 и LLC 2 Стек SNA – LLC 3 при работе с технологией Token Ring © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Канальный уровень сетевой уровень Пакет сетевого уровня, адрес получателя, требования к качеству протокола LLC Уровень LLC – формирует кадры LLC, включающие как пакет сетевого уровня, так и команды диалога с уровнем LLC получателя по обеспечению требуемого качества передачи Кадр LLC и адрес получателя Уровень MAC – формирует кадры Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д. физический уровень © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Кадр Ethernet Существует 4 типа кадров. Основной имеет вид: Преам- Адрес була назначения Адрес Длина источника Данные Контрольная сумма Преамбула - 8 байт синхронизации (7 -1010 и 1 -10101011) Адрес назначения (Destination Address, DA) - 6 байт МАС адреса получателя. Адреса выдаются комитетом IEEE. Типы адресов: unicast - 0 хххххх…. . - уникальный broadcast - 11111…- широковещательный multicast - 1 xxxx…. . - номер созданной вручную группы адресов Адрес источника (Source Address, SA) - МАС адрес отправителя Длина (Length, L) - длина поля данных в кадре от 0 в FDDI и 46 в Ethernet до 1500 байт. В АТМ кадр фиксированной длины – 53 байта вместе со служебной информацией. Не надо искать конец кадра и считать данные Данные - пакет протокола верхнего уровня. Контрольная сумма (Frame Check Sequence, FCS) -БГУ, байта. 4 Утко Л. З. © ЦИТ
Канальный уровень Плата сетевого адаптера. Вместе с драйвером реализация LLC и MAC подуровней 1. идентификация ПК по сетевому адресу – MAC адрес 2. Получение доступа к среде передачи данных. 3. подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому кабелю и наоборот; • Преобразование параллельных битов (от 8 до 64 битной шины) в последовательные • перевод цифровых данных компьютера в электрические и оптические сигналы Отвечает за это преобразование трансивер (встроенный или внешний) AUI – Attachment Unit Interface MII - Media In depended Interface © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Плата сетевого адаптера. Назначение: 4. Передача и управление данными - Перед тем как послать данные по сети, платы отправителя и приемника «оговаривают» : • максимальный размер блока передаваемых данных; • объем данных, передаваемых без подтверждения о получении; • интервалы между передачами блоков данных; • интервал, в течение которого необходимо послать подтверждение; • объем данных, который может принять каждая плата, не переполняясь; • скорость передачи данных. Каждая плата оповещает другую о своих параметрах, Принимаются наиболее лучшие параметры, доступные всем участникам передачи. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Плата сетевого адаптера. Производительность сети: К факторам, от которых зависит скорость передачи данных, относятся следующие. 1. Прямой доступ к памяти - данные напрямую передаются из буфера платы сетевого адаптера в память компьютера, не затрагивая при этом центральный процессор. 2. Разделяемая память адаптера - плата сетевого адаптера имеет собственную оперативную память, которую она использует совместно с компьютером. Компьютер воспринимает эту память как часть собственной. 3. Разделяемая системная память - процессор платы сетевого адаптера использует для обработки данных часть памяти компьютера. 4. Управление шиной - к плате сетевого адаптера временно переходит управление шиной компьютера, и, минуя центральный процессор, плата передает данные непосредственно в системную память компьютера. При этом повышается производительность компьютера, так как его процессор в это время может решать другие задачи. Подобные платы дороги, но они способны повысить производительность сети на 20— 70 процентов. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Плата сетевого адаптера. Производительность сети: 5. Буферизация - для большинства плат сетевого адаптера современные скорости передачи данных по сети слишком высоки. Поэтому на плате сетевого адаптера устанавливают буфер — с помощью микросхем памяти. В случае, когда плата принимает данных больше, чем способна обработать, буфер сохраняет данные до тех пор, пока они не будут обработаны адаптером. Буфер повышает производительность платы, не давая ей стать узким местом системы: ПК – плата. Процессор отдал данные в буфер и не ждет пока они уйдут в канал. Канал – плата. Можно увеличивать размеры пакетов данных и скорость канала. 6 Встроенный микропроцессор - с таким микропроцессором плате сетевого адаптера для обработки данных не требуется помощь компьютера. Большинство сетевых плат имеет свои микропроцессоры, которые увеличивают скорость сетевых операций. 7 Поддержка полудуплексного (half-duplex) и дуплексного (full-duplex) режимов работы. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Плата сетевого адаптера. Выбор платы: 1. 2. 3. 4. 5. Платы сетевого адаптера ISA, EISA и PCI • ISA – шина 8 Мбайт/с • EISA – шина 32 Мбайт/с • PCI – шина 133 Мбайт/с Выбор трансивера на плате Производительность сети ПЗУ удаленной загрузки Производитель 6. Серверные платы и платы рабочих станций. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Базовые технологии локальных сетей • Ethernet • Local Talk • Token Ring • ……. Основа технологии - это метод доступа Цель – дешевые решения Скорость 10 Mbps – более чем достаточно при тех скоростях доступа к дискам Итог – протоколы использования разделяемой среды и, как следствие, - полудуплексный режим (half-duplex). Но разделяемая среда - основная проблема при увеличении количества ПК и трафика. Следующий этап – удорожание решений разделением среды и переходом на дуплексный режим (Full-duplex). © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Технология Ethernet - самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Изначально, Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на технологиях экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году (еще до появления персонального компьютера). Метод доступа был опробован еще раньше: во второй половине 60 -х годов в радиосети Гавайского университета использовались различные варианты случайного доступа к общей радиосреде, получившие общее название Aloha. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Метод доступа - CSMA/CD – метод случайного доступа CSMA/CD (Carrier Sense Multiply Access with Collision Detection) - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий Контроль несущей (CS) - все станции слушают среду для определения свободна она или нет. Среда свободна – если нет сигнала Множественный доступ (МА) - все ПК используют один кабель для передачи данных После завершением передачи или прослушивания кадра и началом передачи станция должна выдержать технологическую паузу 9. 6 мкс (96 битовых интервалов) для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние и предотвращения монопольного захвата среды одним ПК. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
CSMA/CD - обработка коллизий Обнаружение коллизий (СD) - способность станции определить, что переданный ею сигнал искажен и повторить передачу. Признак коллизии - передаваемые и принимаемые станцией сигналы отличаются. Обработка коллизии - прервать передачу, выдать 32 -х битную jamпоследовательность коллизии и повторить передачу после паузы. Пауза=L*512*0, 1 мкс (битовый интервал) 0, 1 мкс - это битовый интервал для скорости 10 Mbps L -случайное число из диапазона [0, 2 N], где N - номер повторной попытки передачи кадра. С 10 по 16 попытки интервал задержки не увеличивается, т. е. интервал задержки принимает значение от 0 до 52. 4 мс. После 16 неудачных попыток кадр отбрасывается. Повтор – задача верхнего уровня. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
CSMA/CD - обработка коллизий Обнаружение коллизий (СD) - способность станции определить, что переданный ею сигнал искажен и повторить передачу. Концентратор осуществляет функции повторителя сигналов на все порты так, что образуется единая среда передачи данных - моноканал (шина). Повторитель обнаруживает коллизию в сегменте в случае одновременной передачи сигналов по нескольким своим Rx входам (на один Тх порт по нескольким каналам) и посылает jam-последовательность на все свои Tx выходы. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
CSMA/CD - расчет длины сети (основные факторы) Передача кадра Возникновение коллизии Обнаружение коллизии 1. За время передачи кадра минимальной длины сигнал должен дойти до дальней станции и, при возникновении коллизии, искаженный сигнал должен вернуться к передающей станции. Длина минимального пакета с преамбулой - 72 байта. Время передачи пакета = 72*8*0. 1 мкс=57. 6 мкс. или 576 битовых интервалов. За это время первый бит должен пройти весь кабель дважды. Минимальная длина пакета влияет на длину сегмента сети!!! Для толстого коаксиала допустимая длина сегмента 6 635 метров. 1. Предельно допустимое затухание. Для толстого коаксиала это 500 м Вывод: - улучшая параметры передатчика и приемника можно увеличивать длину сегмента. - используя повторители можно увеличивать длину сети © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
CSMA/CD - расчет длины сети (домен коллизий) Использование повторителей (repeater) и концентраторов (HUB). Стандарт на повторители - правило 5 -4 -3: 5 сегментов, 4 повторителя, 3 нагруженных сегмента, причем между нагруженными должен быть ненагруженный сегмент. Стандарт на концентраторы - правило 4 хабов: между двумя любыми ПК не более 4 хабов. Диаметр сети – мах. расстояние межу любыми ПК. Домен коллизий - это участок сети, на котором распространяется каждый кадр. Он соответствует отдельной разделяемой среде. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Ethernet - расчет конфигурации сети Стандарт на длину сегмента, связанный с затуханием сигнала имеет небольшой запас. Стандарт, описанный правилами « 5 - 4 - 3» для коаксиального кабеля и « 4 -х хабов» для витой пары и других сред предусматривают больший запас по параметрам обнаружения коллизий и ограничен затуханием. Для т. коаксиала по коллизиям 6 635 метров и по затуханию 500 м 1. Сеть можно рассчитать самому соблюдая основные правила: • • • Количество станций в сети не должно превышать 1024. Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не должна превышать 576 битовых интервалов. Необходимо учитывать задержки на промежуточном оборудовании. – это для обнаружения коллизий Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов). Процесс ресинхронизации на каждом повторителе обычно увеличивает длину преамбулы, что уменьшает межкадровый интервал. - это для того, что бы сетевым адаптерам в последнем сегменте хватило времени на обработку предыдущего кадра и восстановление в исходное состояние, так как иначе следующий кадр может быть просто утерян. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Ethernet – максимальная пропускная способность Мин длина кадра - 72 байта (8 преамб+6 x 2 мас+2 длина+46 - данные) Время передачи пакета = 72*8*0. 1 мкс=57. 6 мкс. Межкадровый интервал - 9. 6 мкс. (1 с=1 000 мкс)/(57. 6+9. 6)=14 880 кадр/с. Максимальная полезная (на канальном уровне!!!) пропускная способность при отсутствии коллизий =14880*46*8= 5. 48 Мбит/с. Максимальная длина кадра - 1526 байт (1500 - данные) Время передачи пакета = 1526*8*0. 1 мкс=1220. 8 мкс. Межкадровый интервал - 9. 6 мкс. (1 с=1 000 мкс)/(1220. 8+9. 6)= 816 кадр/с. Максимальная полезная (на канальном уровне!!!) пропускная способность при отсутствии коллизий =816*1500*8= 9. 79 Мбит/с. Это идеальная ситуация двух ПК не мешающих другу. Реально есть ожидание доступа к среде и коллизии. Есть служебные кадры. В поле данных расположен пакет IP, который так же кроме данных содержит служебную информацию © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Технология Local Talk Компания Apple Computer (Macintosh) в 1983 г. предложила фирменную сетевую архитектуру на базе метода доступа CSMA/CA. Это же технология использовалась и в сетях Arc. Net. Максимальная скорость – 2 Mbps/ Метод доступа - Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA) © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Технология Token Ring Основные принципы: • разделяемая среда передачи данных • использование среды по специальному разрешению (маркер) История развития • 1984 год - первая реализация компанией IBM. • 1985 год - стандарт IEEE 802. 5 В это же время компания IBM приняла стандарт Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии. В настоящее время именно компания IBM является основным законодателем моды технологии Token Ring, производя около 60% сетевых адаптеров этой технологии. Скорость передачи данных - 4 или 16 Мбит/с (Mbps). Совмещение скоростей в одном сегменте недопустимо. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Метод доступа - с передачей маркера Концентратор При поступлении кадра данных к одной или нескольким станциям, эти станции копируют для себя этот кадр и вставляют в этот кадр подтверждение приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и выдает новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные. © 2004 г. ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Метод доступа - с передачей маркера Основные параметры: 1. Передавать данные можно только при наличии маркера. Время передачи ограничено временем удержания маркера (10 мс). 2. За это время можно передать любое количество пакетов 3. Максимальная длина кадра 4 Кбайта для сети 4 Мбит/с и 16 Кбайт для сети 16 Мбит/с. Это обеспечивает передачу как минимум 1 кадра 4. В сетях 16 Мбит/с. используется алгоритм раннего освобождения маркера, т. е. Маркер отправляется в сеть сразу после отправки кадра. 5. Аппарат приоритетов. Станция может захватить маркер, только если приоритет передаваемого кадра выше приоритета маркера. Приоритет кадра задается верхним уровнем. 6. Контроль за корректностью движения маркера осуществляет активный монитор. Он назначается автоматически и регулярно сообщает о своем присутствии спец. кадром каждые 3 секунды. По истечении тайм-аута он может отправить новый маркер. При отключении монитора, в сети объявляется новый монитор © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Технология FDDI - Fiber Distributed Data Interface Магистральная сеть НАН Беларуси Технология FDDI - первая технология, использующая в качестве среды передачи данных локальных сетей оптоволоконный кабель. В 1986 - 1988 появились начальные версии стандарта FDDI и первое оборудование - сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт. В основе – развитие технологии Token Ring, т. е. маркерного метода доступа. Цели: • Повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мб/с. • Повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п. • Максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного трафиков. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Технология FDDI 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. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется. Вторичное Первичное © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Технология FDDI Режим объединения колец называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. ПК с одиночным подключением ПК с двойным подключением. Только они реконфигурируют сеть Вторичное Первичное Вторичное При множественных отказах сеть распадается на несколько не связанных сетей. Первичное © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Основные параметры технологий Характеристика FDDI Ethernet Token Ring Битовая скорость 100 Мб/с 16 Мб/c Топология Двойное кольцо Шина/звезда кольцо Метод доступа Маркерное кольцо CSMA/CD Маркерное кольцо Реализация Доля от времени оборота токена Случайный доступ Приоритетная система резервирования Среда передачи данных MM FO, UTP коаксиал, UTP, STP, FO FO Макс. длина сети (без мостов) 200 км (100 км на кольцо) 500 м на UTP Макс. расстояние между узлами 2 км (-11 d. B потерь Более 50 км. между узлами) 100 м Максимальное количество узлов 500 (1000 соединений) 1024 260 для STP, 72 UTP Тестирование и восстановление после отказов тестирование и восстановление в узлах Не определены Активный монитор 1000 м © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet и 100 VG-Any. LAN 10 -Мегабитный Ethernet устраивал большинство пользователей на протяжении около 15 лет. В начале 90 -х годов - недостаточная пропускная способность. Для ПК на процессорах Intel 80286 или 80386 с шинами ISA (8 Мбайт/с) или EISA (32 Мбайт/с) пропускная способность сегмента Ethernet составляла 1/8 или 1/32 канала "память - диск", то это хорошо согласовывалось с соотношением объемов локальных данных и внешних данных для компьютера. Для ПК с шиной PCI (133 Мбайт/с) эта доля упала до 1/133, что явно недостаточно. 1992 г. 3 Сом и ряд других компаний - Fast Ethernet Alliance. Идея максимально близкая к Ethernet технология. Стандарт IEE 802. 3 u Hewlett-Packard, AT&T а затем и IBM - идея новой технологии, совместимой с Token Ring. Метод доступа приоритетный доступ по требованию (Demand Priority) 100 VG-Any. LAN - стандарт IEE 802. 12 © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
100 VG-Any. LAN Hewlett-Packard, AT&T а затем и IBM - идея новой технологии, совместимой с Token Ring. Метод доступа приоритетный доступ по требованию (Demand Priority) Cтандарт IEE 802. 12 Основная идея – узел, который хочет передать по сети кадр, посылает запрос концентратору. В запросе указывается приоритет, заданный на верхних уровнях модели OSI (2 уровня приоритета – высокий и низкий). Концентратор по кругу сканирует запросы сетевых карт и обрабатывает высокоприоритетные запросы. Для избежания блокирования передачи низкоприоритетных запросов, через пороговый интервал времени такому запросу присваивается высокий приоритет. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet Отличие Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Используемые кабельные системы: • оптоволокно • UTP 5 категории - 2 пары - 100 Base-TX (возможен full-duplex) • витая пара 3 категории - 4 пары - 100 Base-T 4 • экранированная витая пара STP Type 1 Признак свободной среды - наличие непрерывного сигнала между передатчиком и приемником. Для обозначения незанятого состояния среды используется служебный символ Idle (11111), который постоянно циркулирует между передатчиком и приемником, поддерживая их синхронизацию и в периодах между передачами информации, а также позволяя контролировать физическое состояние линии. Media in depended interface Media depended interface © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet Для отделения кадра Ethernet от символов Idle используется комбинация символов Start Delimiter (пара символов JK), а после завершения кадра перед первым символом Idle вставляется символ T © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet Все времена передачи кадров Fast Ethernet в 10 раз меньше соответствующих времен технологии 10 -Мегабитного Ethernet'а: межбитовый интервал составляет 10 нс вместо 100 нс межкадровый интервал - 0. 96 мкс вместо 9. 6 мкс соответственно. Межкадровый интервал 0. 1 мкс – 100 нс на бит Нет сигн T/Idle/JK 0. 01 мкс – 10 нс на бит © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet Выбор режима работы (autosensive): • при включении устройство посылает 8 -битовое слово с предлагаемым режимом работы. • партнер (он всегда 1, т. к. топология - звезда) либо подтверждает режим, либо отвечает с указанием своих наивысших возможностей. Если партнер поддерживает только 10 Мбит/с, то он не понимает запроса на режим работы. Но он каждые 16 мс посылает спец. запрос на проверку линии (Link). Не получив ответ, а получив код проверки линии устройство перейдет в режим 10 Мбит/с. • Регистр статуса содержит информацию о действительном текущем режиме работы порта: 100 Base-T 4; 100 Base-TX full-duplex; 100 Base-TX half-duplex; 10 Mb/s full-duplex; 10 Mb/s half-duplex; ошибка на дальнем конце линии. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet – длина сегмента Домен коллизий - это участок сети, на котором распространяется каждый кадр. Он соответствует отдельной разделяемой среде. DTE (Data Terminal Equipment) - источник кадров в разделяемой среде (домене коллизий). Это сетевая карта, порт коммутатора или маршрутизатора. Порт повторителя - повторяет кадр в разделяемой среде, а не создает новый. В разделяемой среде нельзя одновременно принимать и передавать кадр. В режиме DTE - DTE соединены только 2 устройства. Соединив их двумя носителями, можно одновременно передавать и принимать кадры - режим Full- duplex. Стандарт IEEE 802. 3 u на сегменты DTE-DTE: 100 Base-TX - 100 м 100 Base-FX - 2000 м half/full duplex multi mode 100 Base-FO SM - 20 км full duplex single mode 100 Base-T 4 - 100 м © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Fast Ethernet - расчет длины сети с повторителями Существуют повторители (HUBы) двух типов: • тип 1 - все порты только TX или T 4 • тип 2 - может ретранслировать кадры TX в T 4 и наоборот на скорости 100 mbps Тип 2 - задержка 70 битовых единиц. В домене коллизий может быть только 1 такой HUB. тип 1 - задержка 44 bt для TX и 33. 5 для Т 4. В домене коллизий может быть 2 таких HUBа. Длина кабеля между ними - 5 м. Диаметр сети Fast Ethernet - примерно 200 м. Более точно надо считать учитывая типы повторителей, параметры удвоенного прохождения сигнала по кабелю UTP 5 кат. - 1. 112 bt на 1 метр + задержки сетевых адаптеров 2 адаптера TX - 100 bt 2 адаптера Т 4 - 138 bt 1 адаптер ТХ и 1 - Т 4 - 127 bt Стандарт рекомендует запас 4 bt © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Gigabit Ethernet В Gigabit Ethernet Alliance входят наряду с другими компании Bay Networks, Cisco Systems и 3 Com. Стандарт 802. 3 z. Последний !? ? ? Метод доступа: CSMA/CD В соответствии со скоростью, для распознавания коллизий длина сегмента ограничена 25 метрами. Для увеличения длины до 100 метров увеличена минимальная длина пакета до 512 байт. Применяются 2 метода формирования кадра из стандартных кадров: • Расширение носителя – к кадру добавляется поле заполнителя до 512. Эффективность передачи – 9% (448 байт мусора на 64 полезных) • Пакетная передача кадров – несколько кадров объединяются в пакет и, если надо, дополняются до 512. CSMA/CD – при работе на других скоростях для совместимости. Реальное применение – коммутируемая сеть с соединением «точка – точка» в режиме Full Duplex. В этом режиме CSMA/CD не используется, так как слушать среду не надо и коллизий не бывает (со стороны сетевой карты!!!) © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Gigabit Ethernet Кабельные технологии Gigabit Ethernet (физический уровень – технологии передачи сигнала) Стандарт Кабель Длина сегмента 1000 Base-SX MM 50 и 62. 5 мкм 550 м 1000 Base-LX MM 50 и 62. 5 мкм SM 10 мкм 5000 м 50 км 1000 Base-T UTP 5 е кат (4 пары) и 6 кат 100 м Оптоволокно – только лазер, так слишком большая частота сигнала. Витая пара – по меди нельзя передавать сигналы с такой частотой. Поэтому сигналы 5 уровней – один служебный и 4 для данных. Один сигнал – 2 бита: 00, 01, 10 и 11. По четырем парам за один тактовый интервал – 8 бит. При такой скорости важна четкая работа оборудования и буферизация. Если карта за межкадровый интервал не успеет настроиться, то за 1 мс потеряет 1950 кадров. При переполнении буфера данные будут потеряны. © ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
© ЦИТ БГУ, Утко Л. З.
Скачать презентацию Белорусский государственный университет ЦЕНТР ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНОЙ
5 канальный уровень.ppt