20. Какие устройства используют в линиях связи для усиления сигнала? На каких уровнях эталонной модели вос они работают? Поясните по структуре репитера особенности его функционирования.

Для удлинения линии связи и восстановления сигналов в линии при передачи из одной физической среды в другую предназначены такие сетевые устройства, как трансиверы, репитеры и концентраторы. Все эти устройства функционируют на физическом уровне эталонной модели ВОС, не адресуются (не имеют никакого собственного адреса), не имеют внутренней буферной памяти и работают только с сигналами.

Репитер (повторитель – repeater). Репитер выполняет единственную функцию восстановления сигнала и передачи его в другие сегменты сети. Он не преобразует ни уровни сигналов сети, ни их физическую природу. Основная цель их применения – увеличение длины сети. Дополнительной функцией репитеров для сети Ethernet на коаксиальном кабеле является обнаружение и усиление коллизий на уровне сигналов. Усиление коллизий происходит за счет посылки на все порты повторителя 32-разрядной битовой последовательности (101010…) – jam-последовательности.

Репитеры предназначены для соединения разных сегментов одной ЛВС, причем один репитер соединяет только два сегмента сети. Эти устройства предназначены для функционирования в таких типах физической среды, как витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. На репитерах (повторителях) строятся в основном сети с кольцевой топологией, например Token Ring и FDDI.

Любой репитер не адресуется в сети.

21. Какие устройства используют в линиях связи для усиления сигнала? На каких уровнях эталонной модели вос они работают? Поясните по структуре трансивера особенности его функционирования.

Для удлинения линии связи и восстановления сигналов в линии при передачи из одной физической среды в другую предназначены такие сетевые устройства, как трансиверы, репитеры и концентраторы. Все эти устройства функционируют на физическом уровне эталонной модели ВОС, не адресуются (не имеют никакого собственного адреса), не имеют внутренней буферной памяти и работают только с сигналами.

Трансиверы (tranceiver), или приемопередатчики служат для двунаправленной передачи между сетевым адаптером и сетевым кабелем или между двумя сегментами (отрезками сетевого кабеля). Основной функцией трансивера является усиление сигналов или преобразование их в другую форму для улучшения характеристик сети, например, для повышения помехоустойчивости и/или увеличения расстояния между абонентами.

Примером использования трансивера может служить подключение адаптеров сети Ethernet к «толстому» коаксиальному кабелю. В данном случае трансивер преобразует электрический сигнал для «тонкого» коаксиального кабеля в сигнал для «толстого» коаксиального кабеля и наоборот. Трансивер входит также в состав сетевой карты и представляет собой ее приемо-передатчик.

Более сложную функцию выполняет трансивер, преобразующий электрические сигналы сети в сигналы другой природы (оптические, радиосигналы и т.д.) с целью использования других сред передачи информации. Такие трансиверы также называют конверторами среды. Наиболее часто применяют оптоволоконные трансиверы, которые позволяют в несколько раз повысить допустимую длину кабеля сети.

Трансиверы, как и повторители, не выполняют никакой информационной обработки проходящих через них пакетов сообщений и не адресуются.

На трансиверах строятся в основном сети с шинной топологией и случайным методом доступа, например Ethernet.

Вопрос № 22. Какие устройства используют в линиях связи для усиления сигнала? На каких уровнях эталонной модели ВОС они работают? Приведите структурные схемы активного и пассивного концентраторов и поясните их.

Для усиления сигнала в линиях связи предназначены трансиверы, репитеры и концентраторы. Все эти устройства функционируют на физическом уровне эталонной модели ВОС, не адресуются, не имеют внутренней буферной памяти и работают только с сигналами.

Концентратор (Hub) работают с физической средой таких типов, как витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. Концентраторы с точки зрения обработки информации можно условно разделить на активные и пассивные.

Пассивные концентраторы выполняют функции нескольких повторителей или трансиверов, собранных в едином конструктиве. Пассивный концентратор должен принимать пакеты и отсылать их во все сегменты сети, подключенные к нему, кроме того сегмента, откуда был принят пакет. Таким образом, концентратор выполняет функции усиления, преобразования природы среды, а также соединяет сегменты сети.

К пассивному концентратору могут подключаться только сегменты одной и той же сети.

А ктивные концентраторы могут преобразовывать информацию и протоколы обмена. Поскольку активный концентратор анализирует информацию, то модуль анализа и преобразования информации должен содержать буфер для накопления данных. У этих устройств самое большое время задержки сигнала (из-за наличия операций работы с памятью). Активные концентраторы работают на канальном уровне модели ВОС, и являются разновидностью мостов.

Вопрос № 23. Для чего предназначены методы доступа к моноканалу в ЛВС? Протоколы какого уровня регламентируют методы доступа к моноканалу? Назовите основные группы методов. Кратко опишите метод доступа МДКН. В чем его преимущества и недостатки?

Методы доступа к моноканалу. Регламентация коллективного доступа станций сети к моноканалу осуществляется специальными методами, которые обеспечивают поочередное и эффективное использование физической среды множеством станций сети. Эти методы называют методами доступа.

Существует большое число методов доступа (порядка тридцати), которые принято разделять на случайные и детерминированные. К основным детерминированным методам относят методы разделения времени (методы опроса), маркерные методы (передачи полномочий) (для ЛВС с шинной и кольцевой топологией) и тактируемый доступ. К основным случайным методам доступа относятся множественный доступ с контролем несущей и множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов между кадрами, простой множественный доступ (ПМД), тактируемый множественный доступ (ТМД)

Множественный доступ с контролем несущей. Для реализации МДКН необходимо, чтобы станция "прослушивала" канал до того, как она приступит к передаче. Если канал уже занят, данная станция ожидает завершения текущей передачи, а затем начинает передачу собственного кадра. Сигналу требуется конечное время для того, чтобы достичь крайних точек сети. Это время называется окном конфликтов. Из-за наличия окна конфликтов могут быть ситуации, когда две или более станции начнут передачу в одно и тоже время. В этом случае все передаваемые кадры искажаются.

Станция-отправитель перестает следить за передающей средой сразу же после того, как приступила к передаче собственного кадра. При наличии коллизии положительное подтверждение о приеме кадров не высылается, и, по истечении некоторого времени, станция-отправитель считает, что отправленные кадры повреждены, и пытается передать их повторно. Следующая попытка передать поврежденные кадры возобновляется через случайный интервал времени.

Различают две разновидности МДКН – настойчивый и ненастойчивый. При ненастойчивом МДКН станция, ожидающая прекращения текущей передачи, совершает попытку передать кадр не обязательно сразу после освобождения сети.

Если станция попытается осуществить передачу при первой же возможности с вероятностью P, то этот метод доступа называется P настойчивым МДКН.

Вопрос № 24. Кратко объясните метод доступа МДКН/ОК. В каких сетях и с какой топологией он используется? В чем их преимущества и недостатки? Объясните, почему преамбула кадра сети Ethernet состоит из 7 байт чередующейся последовательности 1010...?

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов передачи кадров наиболее распространен среди случайных методов доступа и используется в сети Ethernet (IEEE 802.3).

Этот метод является широковещательным методом, когда все станции равноправны по доступу к сети.

Значительное усовершенствование сети может быть достигнуто посредством введения "прослушивания" как до начала передачи кадра (т.е. контроль несущей), так и во время передачи (обнаружение конфликтов). Когда отправитель знает, что его кадр конфликтует с другими, то он прекращает передачу, и, тем самым, экономит время бесполезного захвата сети.

Если не удается осуществить передачу, то станция-отправитель прекращает попытки и сообщает своему пользователю о возможности какой-то ошибки.

Станция-отправитель может обнаружить конфликт передачи двумя способами: 1) побитным сравнением данных, передаваемых в линию (неискаженных) и получаемых из нее (искаженных); 2) по появлению постоянной составляющей напряжения в линии, что обусловлено искажением используемого для представления данных манчестерского кода.

Первый способ неэффективен, т.к. требуется много времени для декодирования сигналов в двоичные символы и сравнения переданных и принятых двоичных символов. На практике используется второй способ, когда распознавание конфликтов идет на уровне сигналов. Для этого данные специально кодируются манчестерским кодом, поскольку именно он позволяет обнаружить конфликт очень просто.

Преамбула –состоит из 7 байт чередующейся последовательности 1010… Семь байт выбрано, чтобы конфликты обнаруживались на передаче именно преамбулы, а не остальных полей. Разработчики рассчитали самое максимальное окно конфликтов при худшем случае построения сети Ethernet. За это время последний из семи байт преамбулы «дойдет» до самой дальней точки сети и все станции уже будут знать, что линия занята. Поэтому конфликты возможны только при передаче преамбулы, а распознаются они очень просто – если период перепадов импульсов сбился – то значит два или более кадра наложились друг на друга.

Метод МДКН/ОК принят как один из стандартных методов в локальных сетях. Он используется для сетей с проводной и беспроводной линией связи, в частности в таких ЛВС с шинной топологией, как Fast Ethernet, Radio Ethernet, Ethernet TСР/IP LAN, LAN System и др.

25. Поясните особенности построения таких ЛВС как Thick Ethernet, Thin Ethernet и Twisted Pair Ethernet. Какой метод доступа используется в этих сетях? Какие архитектурные ограничения приняты в этих стандартах?

МЕТОД ДОСТУПА ВЕЗДЕ СЛУЧАЙНЫЙ

Thick Ethernet (шина с “толстым” коаксиальным кабелем) с шинной топологией; его обозначение 10Base-5. Обычно используются только две разновидности толстого коаксиального кабеля, которые различаются своим волновым сопротивлением и обозначаются соответственно – RG-8 и RG-11. При таком варианте максимальное число сегментов сети - 5 при максимальном числе узлов в сегменте – 100. Максимальная длина одного сегмента составляет 500 м.Минимальное расстояние между узлами – 2,5 м из-за наличия «стоячих волн». Если два трансивера (для толстого кабеля) или два Т-коннектора (для тонкого кабеля) расположены очень близко друг к другу, то при прохождении сигнала по кабелю сигнал отражается от них (т.е. от «железок»), не успевает затухнуть и снова отражается от соседней «железки». Возникает «стоячая волна», которая представляет собой постоянную помеху в линии. Максимальное количество кабельных сегментов, соединяемых в цепочку с помощью повторителей, равно 5. Количество повторителей между любой парой узлов сети не должно превышать 4. Из пяти допустимых кабельных сегментов только 3 могут быть "нагруженными", т.е. к ним подключаются рабочие станции. Остальные сегменты могут иметь только две точки подключения - для повторителей. Перечисленные ограничения называются правилом "5-4-3". Thin Ethernet (шина с “тонким” коаксиальным кабелем) с шинной топологией; его обозначение 10Base-2. При таком варианте максимальное число сегментов 5 при максимальном числе узлов в сегменте 30; максимальная длина одного сегмента составляет 185 м (≈200 м); минимальное расстояние между узлами – 0,5-1,5 м. Сегмент кабеля подключается непосредственно к сетевой плате через BNC-разъем с помощью BNC Т-коннектора. Используется кабель с волновым сопротивлением 58 Ом – RG-58. Ограничения на длину сегментов, число сегментов, станций и повторителей были введены для того, чтобы в сети всегда присутствовал большой запас прочности по времени двойного оборота сигнала в сети с учетом задержек сигнала в повторителях. Правило 5-4-3 тут еще воркает. Twisted Pair Ethernet с топологией “звезда”; его обозначение 10Base-T. Это кабельная сеть с использованием витых пар проводов и концентраторов. И хотя ее топология может быть “звезда” или “дерево”, но это сеть широковещательная и в ней реализуется МДКН/ОК. Максимальное число узлов в сегменте 100 при максимальной длине сегмента 100 м или 500 м. Для подсоединения витой пары используются стандартные разъемы RJ-45. Правило "5-4-3" здесь трансформируется в "правило четырех хабов". Согласно этому правилу, между любыми двумя узлами сети не должно быть более четырех концентраторов.

26. Поясните особенности построения таких ЛВС как Etherway, Radio Ethernet и Fast Ethernet. Какой метод доступа используется в этих сетях? Поясните, за счет чего в сети Fast Ethernet достигается пропускная способность 100Мбит/с?

Etherway. Абонентские системы подключаются к общим звеньям через блоки доступа, специальные узлы Ethernet и объединяющие модули.

Существуют также сети Ethernet, построенные на радиоканалах (Radio Ethernet - IEEE 802.11х). В таких сетях также используется МДКН/ОК. К моноканалу подключаются приемопередатчики, каждый из которых передает и принимает радиосигнал в радиусе 40-50 м. В такой сети обязательно прокладывается стационарная проводная линия связи, к которой подсоединяются приемопередатчики. При этом к сети может подключаться любая станция, находящаяся в зоне прослушивания приемопередатчиков. Без стационарной проводки невозможно заранее рассчитать места установки радио-приемопередатчиков, т.к. все узлы сети мобильные и нужно «покрыть» всю площадь предполагаемого их местонахождения. Создана также скоростная сеть Fast Ethernet. Скорость передачи в этой сети достигает 100 Мбит/с. Как один из вариантов эта сеть используется для подключения серверов. Серверы соединяются с клиентскими узлами через шину 100 Мбит/с и конвертор скорости 100/10. К конвертору с другой стороны подключаются несколько шин по 10 Мбит/с, к которым подсоединяются остальные узлы. В сети Fast Ethernet большая скорость передачи достигается за счет использования другого (на манчестерского) кодирования сигналов на физическом уровне. Этот код называется «пять из четырех» (4В/5В).

27. Кратко объясните маркерный метод доступа для сетей с шинной топологией. В каких сетях используется этот метод? В чем его преимущества и недостатки?

В сети устанавливается очередность получения станциями права на передачу, которая формирует так называемое логическое кольцо. Для этого каждая станция сети должна знать адрес станции, от которой она получает маркер, и адрес станции, которой затем маркер отдает. Не все станции, подключенные к общей шине, могут входить в логическое кольцо.

При маркерном методе доступа в ЛВС с шинной топологией возникают две проблемы:

1) потеря маркера;

2) корректная навигация маркера при изменении числа станций в сети.

Первая ситуация может возникнуть из-за неисправности станции, захватившей маркер. В этом случае передача в сети прекращается. Поэтому должна быть разработана процедура, генерации маркера спустя какой-то промежуток времени, в течение которого в сети не был передан ни один кадр.

Вторая проблема сопряжена с добавлением новых станций к сети и удалением каких-то станций из нее. Если станция удаляется, то маркер ей не должен посылаться, иначе он будет потерян. Такие станции просто исключаются из логической последовательности. При добавлении в сеть новой станции требуется, чтобы она передала широковещательное сообщение, запрашивающее посылку маркера в ее адрес. Вместе с маркером ей должен быть передан адрес следующей станции в логической последовательности.

Полное время цикла опроса складывается из чередующихся отрезков времени, содержащих две составляющие: это время, требуемое для выдачи станции разрешения на передачу, и время передачи кадров.

Латентное время станции – это время «срабатывания» сетевой карты по приходу маркера или такта. Это время зависит от протокола (т.е. от метода доступа), типа сетевой карты (т.е. какие в ней используются микросхемы и как они взаимодействуют между собой) и от технологии изготовления микросхем (микронная, субмикронная …).

Латентный период системы – это сумма задержек распространения сигнала по системе и латентного времени каждой станции. Латентный период системы представляет собой наименьшее время, требуемое для опроса всей системы, и указывает предельный минимум задержки доступа, который могут испытывать пользователи сети.

Исходя из латентного периода сети рассчитываются все временные ограничения (тайм-ауты) протокола.

28. Что такое время цикла опроса сети, латентный период сети и латентное время станции? Приведите соответствующие формулы. Для каких сетей рассчитываются эти параметры и зачем? Как в реальных сетях можно уменьшить латентный период?

Полное время распространения сигнала по всему кольцу определяется как

. Суммарное время называют латентным временем всех станций Сумма латентного времени станций и времени полного распространения сигнала по кольцу образуют латентный период кольца

Полное среднее время пребывания сообщения в сети, начиная с момента поступления до момента удаления, составляет цикл сети.

.

Лат. Период Зависит от : 1. метода доступа, 2. типа карты, 3. технологии изготовления сетевой карты. По такому методу доступа работает сеть Athcnet. Латентный период – минимальное время срабатывания сети. Исходя их этого времени рассчитываются все временные счетчики. В любой сети, если станция получает что-то раньше латентого периода при условии что она держатель маркера она эту информацию удаляет.