Среднее Заочное отделение / 7 семестр / СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯХ / СТвТК Вариант 6

ЗАДАНИЕ 1

Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов. Передача сообще-

ния в модели OSI.

Ответ:

Организация взаимодействия между устройствами сети является сложной задачей.

Как известно, для решения сложных задач используется универсальный прием — декомпо-

зиция, то есть разбиение одной задачи на несколько задач-модулей (рисунок 1).

Декомпозиция состоит в четком определении функций каждого модуля, а также по-

рядка их взаимодействия (интерфейсов). В результате достигается логическое упрощение задачи, а, кроме того, появляется возможность модификации отдельных модулей без измене-

ния остальной части системы.

Рисунок 1 – Пример декомпозиции задачи

При декомпозиции часто используют многоуровневый подход. Он заключается в сле-

дующем:

- все множество модулей, решающих частные задачи, разбивают на группы и упоря-

дочивают по уровням, образующим иерархию;

-в соответствии с принципом иерархии для каждого промежуточного уровня можно указать непосредственно примыкающие к нему соседние вышележащий и нижележащий уровни (рисунок 2);

-группа модулей, составляющих каждый уровень, должна быть сформирована таким образом, чтобы все модули этой группы для выполнения своих задач обращались с запроса-

ми только к модулям соседнего нижележащего уровня; - с другой стороны, результаты работы всех модулей, отнесенных к некоторому уров-

ню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня.

1

совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимо-

действуют друг с другом (по «вертикали») посредством интерфейсов, и могут взаимодей-

ствовать с параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоко-

лов. Каждый уровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять от-

ведённые только ему функции.

Рисунок 4 – Уровни модели OSI (Open System Interconnect)

Открытая информационная система - это «система, которая реализует открытые спе-

цификации на интерфейсы, сервисы (услуги среды) и поддерживаемые форматы данных, до-

статочные для того, чтобы дать возможность должным образом разработанному прикладно-

му программному обеспечению быть переносимым в широком диапазоне систем с мини-

мальными изменениями, взаимодействовать с другими приложениями на локальных и уда-

ленных системах, и взаимодействовать с пользователями в стиле, который облегчает переход пользователей от системы к системе».

4

ЗАДАНИЕ 2

Коммутационные устройства: коммутатор. Особенности, функции, виды конструк-

тивного исполнения.

Ответ:

Сетевой коммутатор – устройство, предназначенное для соединения несколь-

ких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммута-

тор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты.

Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы (3 уро-

вень OSI).

В отличие от коммутатора (1 уровень OSI), который распространяет трафик от одного подключённого устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непо-

средственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых неизвестен исходящий порт коммутатора). Это по-

вышает производительностьи безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необ-

ходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Коммутатор хранит в памяти (т.н. ассоциативной памяти) таблицу коммутации, в ко-

торой указывается соответствие MAC-адресаузла порту коммутатора. При включении ком-

мутатора эта таблица пуста, и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом ком-

мутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора по-

ступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-

получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется.

Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Существует три способа коммутации. Каждый из них — это комбинация таких пара-

метров, как время ожидания и надёжность передачи.

1) С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю инфор-

мацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после это-

го посылает в него кадр.

5

2)Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.

3)Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификаци-

ей сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий

(первые 64 байта кадра анализируются на наличие ошибки и при её отсутствии кадр обраба-

тывается в сквозном режиме).

Задержка, связанная с «принятием коммутатором решения», добавляется к времени,

которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

Коммутаторы подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые).

Более сложные коммутаторы позволяют управлять коммутацией на сетевом (третьем)

уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например «Layer 3 Switch» или со-

кращенно «L3 Switch». Управление коммутатором может осуществляться посредством Web-

интерфейса, интерфейса командной строки (CLI), протокола SNMP, RMON и т. п.

Многие управляемые коммутаторы позволяют настраивать дополнительные функ-

ции: VLAN, QoS, агрегирование, зеркалирование. Многие коммутаторы уровня доступа об-

ладают такими расширенными возможностями, как сегментация трафика между портами,

контроль трафика на предмет штормов, обнаружение петель, ограничение количества изуча-

емых mac-адресов, ограничение входящей/исходящей скорости на портах, функции списков доступа и т.п.

Сложные коммутаторы можно объединять в одно логическое устройство — стек — с

целью увеличения числа портов. Например, можно объединить 4 коммутатора с 24 портами и получить логический коммутатор с 90 ((4*24)-6=90) портами либо с 96 портами (если для стекирования используются специальные порты).

На конструктивное устройство коммутаторов большое влияние оказывает их область применения. Коммутаторы рабочих групп чаще всего выпускаются как устройства с фикси-

рованным количеством портов, корпоративные коммутаторы — как модульные устройства на основе шасси, а коммутаторы отделов могут иметь стековую конструкцию. Такое деление не является жестким.

Коммутатор с фиксированным количеством портов — это наиболее простое кон-

структивное исполнение, когда устройство представляет собой отдельный корпус со всеми необходимыми элементами (портами, органами индикации и управления, блоком питания), и

эти элементы заменять нельзя. Обычно все порты такого коммутатора поддерживают одну среду передачи, общее количество портов изменяется от 4-8 до 24. Один порт может быть

6

специально выделен для подключения коммутатора к магистрали сети или же для объедине-

ния коммутаторов.

Модульный коммутатор выполняется в виде отдельных модулей с фиксированным количеством портов, устанавливаемых на общее шасси. Шасси имеет внутреннюю шину для объединения отдельных модулей в единый повторитель. Часто такие коммутаторы являют-

ся многосегментными, тогда в пределах одного модульного коммутатора работает несколько несвязанных между собой повторителей. Модульные коммутаторы позволяют более точно подобрать необходимую для конкретного применения конфигурацию коммутатора, а также гибко и с минимальными затратами реагировать на изменения конфигурации сети.

Ввиду ответственной работы, которую выполняют корпоративные модульные комму-

таторы, они снабжаются модулем управления, системой терморегулирования, избыточными источниками питания и возможностью замены модулей «на ходу».

Недостатком коммутатора на основе шасси является высокая начальная стоимость та-

кого устройства для случая. Это вызвано тем, что оно поставляется вместе со всеми общими устройствами, такими как избыточные источники питания и т. п. Поэтому для сетей средних размеров большую популярность завоевали стековые коммутаторы.

Стековый коммутатор, как и коммутатор с фиксированным числом портов, выполнен в виде отдельного корпуса без возможности замены отдельных его модулей. Стековые ком-

мутаторы имеют специальные порты и кабели для объединения нескольких таких корпусов в единый повторитель, который имеет общий блок повторения, обеспечивает общую ресин-

хронизацию сигналов для всех своих портов.

Если стековые коммутаторы имеют несколько внутренних шин, то при соединении в стек эти шины объединяются и становятся общими для всех устройств стека. Число объ-

единяемых в стек корпусов может быть достаточно большим (обычно до 8, но бывает и больше). Стековые коммутаторы могут поддерживать различные физические среды переда-

чи, что делает их почти такими же гибкими, как и модульные коммутаторы, но при этом сто-

имость этих устройств в расчете на один порт получается ниже.

Модульно-стековые коммутаторы представляют собой модульные коммутаторы, объ-

единенные специальными связями в стек. Как правило, корпуса таких коммутаторов рассчи-

таны на небольшое количество модулей (1-3). Эти коммутаторы сочетают достоинства ком-

мутаторов обоих типов.

7

ЗАДАНИЕ 3

В соответствии со своим вариантом построить локальную сеть, используя предложен-

ные данные в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные к заданию 3

В нашей фирме 6 отделов, в каждом отделе по 8 терминалов. Некоторые из ПК явля-

ются серверами (файловый, почтовый, интернет, вычислительный и другие), к некоторым могут быть подключены принтеры, накопительные устройства и другие, поэтому необходи-

мо обеспечить возможность соединения каждого ПК с каждым. Для данной сети используем топологию «звезда». 6 восьмивходовых коммутаторов-концентраторов, в каждый из которых включены 8 ПК, соединяются в маршрутизаторе. От маршрутизатора идет соединение с сер-

вером, от которого идет выход в глобальную сеть Коммутатор-концентратор нужен для соединения по витой паре более чем двух ком-

пьютеров. Это устройство с портами для подключения сетевых кабелей от всех компьюте-

ров. Один конец каждого кабеля соединяется с сетевой картой, другой – с коммутатором.

В отличие от коммутаторов, маршрутизатор имеет функцию фильтрации трафика, т.е.

он способен обрабатывать и анализировать отдельные поля пакетов. Для управления этой функцией он оснащается пользовательским интерфейсом, с помощью которого можно без проблем задавать правила фильтрации.

Данное построение офисной сети дает следующие преимущества:

- предоставление пользователям общего доступа к различным сетевым ресурсам:

накопителям, принтерам, графическим устройствам. Благодаря этому требуется меньшее ко-

личество периферийных устройств.

- централизованное администрирование снижает количество людей, которым необхо-

димо управлять устройствами и данными в сети, что снижает временные затраты и расходы компании;

- обеспечение эффективного взаимодействия пользователей друг с другом, например,

посредством электронной почты, форумов, службы обмена голосовыми, видео и мгновенны-

ми сообщениями. Возможно проведение конференций;

8

- повышение надежности всей информационной системы, поскольку при отказе одно-

го компьютера другой, резервный, может взять на себя его функции и рабочую нагрузку.

Процесс обработки данных также можно распределить по нескольким компьютерам, что позволяет избежать перегрузки одного компьютера задачами обработки.

Рисунок 5 – Схема построения офисной сети

В качестве метода доступа к среде передачи используем маркерное кольцо.

Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называе-

мый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принима-

ющий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следу-

ющей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенно-

го максимального времени (по умолчанию - 10 мс).

Данная технология предлагает вариант решения проблемы коллизий, которая возни-

кает при работе локальной сети. В технологии Ethernet, такие коллизии возникают при одно-

9

временной передаче информации несколькими рабочими станциями, находящимися в преде-

лах одного сегмента, то есть использующих общий физический канал данных.

Среда передачи в данной сети проводная (витая пара). Витая пара состоит из восьми проводов, образующих четыре витых пары медных проводов, при этом используются разъ-

емы RJ-45 и гнезда. Максимальная длина кабеля при использовании витой пары составляет

100 м.

10