ГЗ по дисциплине Д-81106 -1 к Раздел № 1 ”Базовые средства построения систем автоматизации управления”. Тема № 1 ”Базовые средства для построения технического обеспечения САУ”. Занятие № 2 ”Средства построения вычислительных сетей” Учебные цели 1. Раскрыть состав и особенности средств построения и функционирования ВС 2. Развивать умения слушателей осваивать положения сетевых концепций на основе категорий общего и особенного Вопросы: 1. Оборудование ЛВС 2. Типовые структуры ЛВС 3. Расширение и комплексирование ЛВС Литература 1. Анфилатов В. С. , Полников Н. М. Вычислительные сети. -СПб. : ВАС, 1998. 2. Полковников С. П. Концепция построения систем и комплексов средств автоматизации. -Л. : ВАС, 1989.
2 Состав комитета 802 IEEE Комитет 802 IEEE Подкомитет 802. 1. Верхние уровни и управление (HILI) Подкомитет 802. 2. Управление логическим каналом (LLC) Техническая консультативная группа 802. 7. Широкополосная техника передачи Техническая консультативная группа 802. 7. 802. 8. Волоконнооптическая техника Подкомитет 802. 3. Сети с методом доступа CSMA/CD Подкомитет 802. 4. Сети Token Bus Подкомитет 802. 5 - Сети Token Ring Подкомитет 802. 6 - Городские сети (MAN) Рабочая группа 802. 9. Интегрированные сети передачи данных и речи Рабочая группа 802. 11. Беспроводные сети VLAN Рабочая группа 802. 12. Высокоскоростные сети l 00 VGAny. LAN
3 Структура семейства стандартов IEEE для ЛВС IEEE 802. 1. Общий документ IEEE 802. 2. Управление логическим каналом Управление доступом к передающей среде IEEE 802. 3 Характеристики и процедуры множественного доступа с контролем передачи и обнаружением столкновений IEEE 802. 4 Характеристики и процедуры маркерного метода доступа к моноканалу IEEE 802. 5 Характеристики и процедуры и маркерного метода доступа к кольцевой сети IEEE 802. 6 Построение локальных сетей, использующих технические средства кабельного телевидения и обеспечивающих передачу данных, речи и изображений на площади радиусом до 25 км (данные сети называют городскими) IEEE 802. 11 Построение беспроводных локальных сетей IEEE 802. 12 Построение высокоскоростных сетей l 00 VG-Any. LAN
Модификация модели OSI/ISO для ЛВС Уровень OSI/ISO Уровень ОSI/ISO - ЛВС 7 7 6 5 6 4 4 5 3 2 LLC MAC 1 ПФС ИМС МСС LLC (Logical Link Control) - управление логическим каналом MAC (Media Access Control) - управление доступом к среде ПФС – передача физических сигналов ИМС – интерфейс с модулем сопряжения МСС – модуль сопряжения со средой 4
5 Привязка стандартов IEEE 802 к уровням модели OSI/ISO для ЛВС 802. 1 Общие определения по ЛВС, связь модели IEEE 802 c моделью ОSI/ISO – ЛВС, межсетевое взаимодействие Канальный уровень LLC MAC 802. 2 Логические процедуры передачи кадров и связь с сетевым уровнем 802. 3 Управление доступом к среде Ethernet 802. 5 Управление доступом к среде Token Ring Физический уровень Толстый коаксиал Витая пара STP на 4 и 16 Мбайт 10 Base 5 Тонкий коаксиал 10 Base 2 Витая пара UTP 10 Base. T Оптоволокно 10 Base. F 6
Расширение масштабов использования ЛВС Удельный вес способа по годам, % Способ использования ЭВМ 1993 1998 2003 Автономные майнфреймы 32, 0 21, 6 15, 4 Автономные ПК 7, 1 8, 4 10, 8 Системы распределенной обработки на основе майнфреймов 43, 0 27, 9 16, 7 ЛВС 17, 9 49, 2 65, 0 Манчестерский код 6
Типовая структура сетевого адаптера Компьютер Интерфейс ввода-вывода Сетевой адаптер Блок сопряжения с интерфейсом Блок управления доступом Компьютерная часть Блок управления передачей Блок управления приемом Приемопередатчик Моноканал Сетевая часть 7
8 Структура блоков управления передачей и приемом сетевого адаптера Блок управления передачей Блок управления приемом Буфер ввода Буфер вывода Преобразователь бит в слова Преобразователь символов в биты Счетчик длины кадра Циклический сумматор s 4 s 5 Схема удаления битстаффинга Схема вставки бит стаффинга Распознаватель адреса кадра s 3 Генератор заголовка кадра Распознаватель концевика кадра s 2 Генератор концевика кадра Распознаватель заголовка кадра s 1 Приемопередатчик
Полосы пропускания линий связи 9 f, Гц 1017 1016 Ультрафиолетовые лучи 1015 Видимый свет 1014 1013 Инфракрасные лучи 1012 1011 1010 109 108 107 106 105 104 103 102 10 Витая пара Коаксиал Оптоволокно
Коаксиальные кабели 10
Кабели на витой паре Конструкция витой пары 9
Классификация кабелей на витой паре Номер 1 Название классификационного признака Число пар Название класса кабелей Однопарные Многопарные 2 Число жил Одножильные Многожильные 3 Наличие экрана Экранированные Неэкранированные 4 Форма Круглые Ленточные 5 Полоса частот 1 категории 2 категории 3 категории 4 категории 5 категории 6 категории 7
Класс Номер категории Категории витой пары частот, МГц АА до 0. 1 Для передачи голосовых сообщений В до 1 Для передачи голосовых сообщений и данных на скорости до 1 Мбит/с С до 16 Для передачи голосовых сообщений и данных на скорости до 10 Мбит/с (в сетях Ethernet 10 Base. T) до 20 Для сетей Token Ring со скоростью передачи данных 16 Мбит/с Категории витой пары Полоса 1 2 3 4 Назначение 5 D до 100 Для сетей со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с 6* E до 5200 Для сетей со скоростью передачи данных до 1 Гбит/с 7* F до 6000 Для сетей со скоростью передачи данных свыше 1 Гбит/с 7
Волоконно-оптические кабели 9 Построение волоконно-оптических кабелей (ВОК) Значения характеристик типовых ВОК Апертура Тип кабеля Затухание, д. Б/км 0, 85 мкм 1, 3 мкм Полоса пропускания, МГц 0, 85 мкм 1, 3 мкм 50/125 0, 2 3, 5 2, 0 400 62, 5/125 0, 275 3, 5 160 500 100/140 0, 29 5, 0 4, 0 100 200
Основные типы сетевых кабелей и их обозначения 13 кабели стандарта IEEE 802. 3 Ethernet: 10 BASE -VG, 10 BASE - T, 10 BASE-2 , 10 BASE - 5, 10 BASE-F, 100 BASE – VG, 100 BASE – T; кабели стандарта IEEE 802. 4 Arcnet; кабели стандарта IEEE 802. 5 Token Ring. Формат обозначений кабелей: ZZZBBBBSS, где ZZZ - скорость передачи, Мбит/с, ВВВВ - способ передачи: BAZE (BAZEband) - передача в основной полосе (прямая немодулированная передача), SS - тип кабеля: G (Voice Grade) - неэкранированная витая пара, T (Twist pair) - экранированная витая пара, 2 - тонкий коаксиальный кабель c длиной сегмента 2 х100 м, 5 - толстый коаксиальный кабель с длиной сегмента 5 х100 м, F (Fiber) - волоконно-оптический кабель
Соединительные устройства для коаксиальных кабелей Терминатор Разъем на сетевой карте (мама) Т-коннектор I-коннектор Разъем на кабель (папа) Соединение двух отрезков кабеля Подсоединение кабеля к сетевой карте 13
Соединительные устройства для кабелей на витой паре Восьмиконтактные модульныесоединители RJ 45 Розетка Вилка Базовые разводки витой пары 13
Соединительные устройства для ВОК (1) 13 Оконцовка световодов коннекторами Наконечник
Соединительные устройства для ВОК (2) ST-коннектор SС-коннектор FDDI-коннекторы MC-коннектор MТ-коннектор 13
Использование соединительных устройств для ВОК 13
Пример использования СКС 11 9
Виды сетевых операционных систем 10 а) двухранговая сетевая операционная система Клиентская часть Средства предоставления локальных ресурсов в общее пользование Серверная часть Средства доступа к удаленным ресурсам и их использования Коммуникационная часть Драйверы б) Одноранговые сетевые операционные системы Клиентская часть Средства предоставления локальных ресурсов в общее пользование Серверная часть Средства доступа к удаленным ресурсам и их использования Коммуникационная часть Драйверы 22
Использование СОС в ЛВС 11 а) Одноранговая ЛВС АС АС ЛОС ЛОС КЧ СЧ КЧ КЧ СЧ СЧ Ком. Ч АС- абонентская система ЛОС – локальная ОС КЧ – клиентская часть СО СЧ – серверная часть СОС Ком. Ч – коммуникационная часть СОС а) Разноранговая ЛВС АС АС АС ЛОС ЛОС ЛОС СЧ СЧ КЧ КЧ Ком. Ч Выделенные сервера Невыделенный сервер Рабочие станции
Взаимодействие программных компонентов клиента и сервера Клиентская система Серверная система Приложение 1 Приложение 2 Редиректор Локальная ОС Клиентская часть СОС Коммуникационная часть СОС Серверная часть СОС Локальная ОС Коммуникационная часть СОС 12
13 Типовые структуры ЛВС (1) 1) Магистральная АС 1 АСn АС 2 СА 2) Кольцевая СА АС 1 СА АСn 3) Звездная . . . СА СА АСn СА АСk СА АСi АСj . . . АС 2 СА Коммутатор (контроллер) АС 5 СА СА СА АС 1 . . . АС 2 СА . . . СА АС 3 АС 4 СА СА АС - абонентская станция СА – сетевой адаптер
14 Типовые структуры ЛВС (4, 5, 6) 4) Древовидная АП – активный повторитель ПР – пассивный разветвитель АС 1 СА АС 21 АС 22 СА СА 5) Петлевая АС 1 СА ПР АП АС 2 СА Управляющая станция (контроллер) АС 6 АС 31 АС 32 АС 33 АС 34 СА СА СА АС 5 АС 1 СА АС 2 СА АС 4 СА 6) Полносвязная СА S = ½ n(n-1) АС 3 АС 4 СА СА АС 3 СА
Классификация типовых структур ЛВС по способу передачи данных и адресации сообщений Типовые структуры ЛВС Последовательные Широковещательные Кольцевая Магистральная Петлевая Древовидная Звездообразная (с активным центром) Звездообразная (с пассивным центром 15
16 Классификация способов доступа к моноканалу ЛВС Способы доступа к моноканалу Случайные Детерминированные Асинхронные Синхронные C проверкой столкновений Сигнального управления Деления на временные сегменты C проверкой несущей и столкновений Вставки регистров Контрольного маркера Модифицированного контрольного маркера
К возникновению коллизий 17
Граф состояний узлов сети при асинхронном доступе с проверкой несущей Прослушивание моноканала Обнаружена коллизия Поступил кадр для данного узла Кадр принят Передача успешно завершена Прием кадра Канал занят Ожидание передачи Время задержки истекло Канал свободен Задержка передачи Передача кадра Обнаружена коллизия 18
19 К способу асинхронного доступа со вставкой регистра а) прием кадров Сетевой адаптер В кольцо Из кольца Регистр К приемнику б) выдача своего От передатчика Сетевой адаптер кадра В кольцо Из кольца Регистр От передатчика К приемнику в) выдача поступивших в регистр кадров Сетевой адаптер В кольцо Из кольца Регистр К приемнику От передатчика
Маркерный способ доступа к среде магистрального типа Состав АРМ а) С явной идентификацией узла-владельца маркера САУ=2 АОУ=6 САУ=4 АОУ=2 САУ=6 АОУ=7 САУ=7 АОУ=4 Логический канал САУ - собственный адрес абонента АОУ - адрес очередного узла-владельца права на доступ к моноканалу б) С неявной идентификацией узла-владельца маркера САУ=2 САОУ 4 2 7 6 САУ=4 САОУ 4 2 7 6 САУ=6 САОУ 4 2 7 6 САУ=7 САОУ 4 2 7 6 Логический канал САУ - собственный адрес абонента САОУ - список адресов очередных узлов-владельцев права на доступ к моноканалу 20 9
Распределение функций средств расширения и комлексирования ЛВС по уровням модели OSI/ISO ПП В ПП А Прикладной уровень Уровень представления Шлюз 7 7 6 п п п Сеансовый уровень 5 Транспортный уровень 4 Сетевой уровень 3 Канальный уровень 5 4 Маршрутизатор 3 3 3 2 2 2 1 1 1 Мост, коммутатор 2 2 2 Повторитель, конвертор, концентратор Физический уровень 1 1 Среда передачи данных 1 21
Расширение ЛВС - увеличение числа узлов, объединенных сетью. Комплексирование ЛВС - объединение нескольких ЛВС в одну сеть. Средства расширения и комплексирования сетей: • повторитель (ретранслятор), • конвертор (трансивер), • концентратор, • мост (коммутатор) • маршрутизатор, • шлюз.
21 Типы мостов Мосты Внешние Внутренние Невыделенные Локальные Выделенные Удаленные
21 Коммутатор
21 Классификация маршрутизаторов Номер Классификационный признак Наименование класса маршрутизаторов С передачей маршрутной информации по вектору расстояния С передачей маршрутной информации по состоянию связи Для удаленных пользователей сетей Для сетей среднего размера Для базовых сетей крупных организаций 1 Способ передачи маршрутной информации 2 Область использования 3 Способ маршрутизации Статические Динамические 4 Число поддерживаемых протоколов Однопротокольные Многопротокольные 5 6 Тип структуры Возможность выполнения функций моста С фиксированной структурой С модульной структурой «Чистые» маршрутизаторы Маршрутизаторы-мосты
21 Благодарю за внимание