- •Конспект лекций
- •Для специальностей 7.091501 «Компьютерные системы» и
- •7.091502 «Системное программирование»
- •Лекция №1. Структура стандартов ieee 802.1 - 802.5. Типы линий связи локальных сетей
- •Структура стандартов ieee 802.1 - 802.5
- •Раздел 802.2 определяет подуровень управления логическим каналом llc.
- •Физическая чреда передачи данных
- •Кабели на основе витых пар
- •Коаксиальные кабели
- •Оптоволоконные кабели
- •Бескабельные каналы связи
- •Какова реальная скорость адаптеров Wi-Fi 802.11n и 802.11g?
- •Лекция №2 Определение локальной сети. Топологии локальных сетей.
- •Определение локальной сети
- •Топологии локальных сетей
- •Топология шина
- •Топология звезда
- •Топология кольцо
- •Другие топологии
- •Многозначность понятия топологии
- •Лекция №3. Метод доступа csma/cd
- •Согласование, экранирование и гальваническая развязка линий связи
- •Лекция №4. Кодирование информации в локальных сетях. Функции канального уровня лан.
- •Кодирование информации в локальных сетях
- •Манчестерский код
- •Бифазный код
- •Другие коды
- •Функции канального уровня лан.
- •Методы передачи на канальном уровне
- •Передача с установлением соединения и без установления соединения
- •Методы гарантии доставки кадров информации (методы коррекции ошибок)
- •2) Второй метод - метод "скользящего окна" (sliding window).
- •Обнаружение ошибок
- •Методы обнаружения ошибок
- •Контроль по паритету
- •Вертикальный и горизонтальный контроль по паритету
- •Циклический избыточный контроль (Cyclic Redundancy Check, crc)
- •Лекция №5. Назначение пакетов и их структура. Методы управления обменом
- •Назначение пакетов
- •Структура пакетов
- •Инкапсуляция и декапсуляция
- •Адресация пакетов
- •Методы управления обменом
- •Управление обменом в сети с топологией звезда
- •Управление обменом в сети с топологией шина
- •Управление обменом в сети с топологией кольцо
- •Лекция №6. Эталонная модель osi
- •Понятие открытой системы межсетевого взамодействия
- •Функции уровней модели osi
- •Аппаратура локальных сетей
- •Лекция №7. Ip-Адресация
- •Идентификаторы сети и узла
- •Классы ip-адресов
- •Зарезервированные адреса
- •Маски подсети
- •Разбиение на подсети
- •Механизм разбиения на подсети
- •Преимущества разбиения на подсети
- •Определение максимального количества узлов в сети
- •Определение диапазонов адресов подсети
- •Проблемы классической схемы
- •Маска подсети переменной длины vlsm (Variable Length Subnet Mask)
- •Бесклассовая междоменная маршрутизация cidr (Classless Inter-Domain Routing)
- •Сложение маршрутов путем создания надсетей
- •Будущее адресного пространства
- •Лекция №8. Протоколы канального уровня
- •Технология Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с
- •Технологии Ethernet со скоростью передачи 1000 Мбит/с
- •Проблемы совместимости
- •Средства обеспечения диаметра сети в 200м на разделяемой среде
- •Принципы построения сетей Gigabit Ethernet
- •Технология Ethernet соскоростью передачи 10 Гбит/с
- •Будущее технологии Ethernet
- •Протокол 100vg-AnyLan
- •Протокол Token Ring (High Speed Token Ring)
- •Протокол fddi
- •Протоколы slip и ppp
- •Лекция №9. Модель osi. Верхние уровни
- •Стандартные сетевые протоколы
- •Стандартные сетевые программные средства
- •Одноранговые сети
- •Сети на основе сервера
- •Протоколы сетевого и транспортного уровня
- •Стек протоколов ipx/spx
- •Стек протоколов NetBios / smb
- •Стек протоколов tcp/ip
- •Протокол ip (icmp). Маршрутизация.
- •Протоколы транспортного уровня tcp и udp.
- •Протоколы прикладного уровня http, ftp, smtp, imap, pop3, telnet.
- •Система доменных имен dns.
- •Лекция №10. Сетевое оборудование.
- •Повторитель (концентратор, hub)
- •Дополнительные функции концентраторов
- •Многосегментные концентраторы
- •Конструктивное исполнение концентраторов
- •Мост (bridge)
- •Алгоритм работы прозрачного моста.
- •Алгоритм работы моста с маршрутизацией от источника (sr-мосты).
- •Ограничения топологии сетей, построенных на прозрачных мостах.
- •Удаленные мосты
- •Лекция №10. Сетевое оборудование (продолжение)
- •Коммутатор (switch)
- •Типы коммутаторов
- •Полнодуплексный и полудуплексный режим работы коммутатора, управление потоком кадров.
- •Дополнительные возможности коммутаторов
- •1) Поддержка алгоритма Spanning Tree.
- •2) Трансляция протоколов канального уровня.
- •3) Фильтрация трафика.
- •4) Приоритетная обработка кадров.
- •5) Виртуальные локальные сети (Virtual lan, vlan).
- •1) Скорость фильтрации/продвижения кадров (кадров в секунду), пропускная способность (мегабит в секунду), задержка передачи кадра.
- •2) Тип коммутации — "на лету" или с полной буферизацией.
- •3) Размер адресной таблицы.
- •5) Производительность процессоров портов, производительность внутренней шины коммутатора.
- •Лекция №12. Алгоритм покрывающего дерева Spanning Tree
- •Алгоритм stp
- •Практический пример
- •Развитие stp
- •Лекция №13. Агрегирование каналов в локальных сетях
- •Агрегирование как способ повышения производительности и надежности.
- •Логический канал (Транк)
- •Размножение пакнтов
- •Борьба с «размножением»
- •Выбор порта
- •Восстановление при отказе
- •Лекция №14. Возможности современных коммутаторов по организации виртуальных сетей
- •Назначение виртуальных сетей
- •Типы виртуальных сетей
- •Виртуальные сети на основе группировки портов
- •Виртуальные сети на основе стандарта ieee 802.1q
- •Правила входящего порта (Ingress rules)
- •Правила продвижения пакетов (Forwarding Process)
- •Правила выходного порта (Egress rules)
- •Конфигурирование виртуальных сетей стандарта ieee 802.1q
- •Примеры построения vlan-сетей на основе коммутаторов, совместимых со стандартом ieee 802.1q
- •Лекция №15. Сетевое оборудование (часть 3)
- •Маршрутизатор (router)
- •Алгоритмы маршрутизации
- •Пример 1
- •Пример 2
- •1) Поддержка нескольких сетевых протоколов. Приоритеты сетевых протоколов.
- •2) Поддержка одновременно нескольких протоколов маршрутизации.
- •3) Поддержка политики маршрутных объявлений.
- •4) Поддержка немаршрутизируемых протоколов.
- •5) Разделение функций построения и использования таблицы маршрутизации.
- •Основные технические характеристики маршрутизатора.
- •1) Перечень поддерживаемых сетевых протоколов и протоколов машрутизации.
- •2) Перечень поддерживаемых интерфейсов локальных и глобальных сетей.
- •3) Общая производительность маршрутизатора.
- •Корпоративные модульные концентраторы.
- •Коммутаторы 3-го уровня с классической маршрутизацией.
- •Коммутаторы 3-го уровня с маршрутизацией потоков.
- •Шлюз (gateway), межсетевой экран (firewall), прокси-сервер, nat.
Управление обменом в сети с топологией звезда
Для топологии звезда лучше всего подходит централизованный метод управления. Это связано с тем, что все информационные потоки проходят через центр, и именно этому центру логично доверить управление обменом в сети. Причем не так важно, что находится в центре звезды: компьютер (центральный абонент), как на рис. 1.6, или же специальный концентратор, управляющий обменом, но сам не участвующий в нем. В данном случае речь идет уже не о пассивной звезде (рис. 1.11), а о некой промежуточной ситуации, когда центр не является полноценным абонентом, но управляет обменом. Это, к примеру, реализовано в сети 100VG-AnyLAN.
Самый простейший централизованный метод состоит в следующем.
Периферийные абоненты, желающие передать свой пакет (или, как еще говорят, имеющие заявки на передачу), посылают центру свои запросы (управляющие пакеты или специальные сигналы). Центр же предоставляет им право передачи пакета в порядке очередности, например, по их физическому расположению в звезде по часовой стрелке. После окончания передачи пакета каким-то абонентом право передавать получит следующий по порядку (по часовой стрелке) абонент, имеющий заявку на передачу (рис. 4.8). Например, если передает второй абонент, то после него имеет право на передачу третий. Если же третьему абоненту не надо передавать, то право на передачу переходит к четвертому и т.д.
Централизованный метод управления обменом в сети с топологией звезда
В этом случае говорят, что абоненты имеют географические приоритеты (по их физическому расположению). В каждый конкретный момент наивысшим приоритетом обладает следующий по порядку абонент, но в пределах полного цикла опроса ни один из абонентов не имеет никаких преимуществ перед другими. Никому не придется ждать своей очереди слишком долго. Максимальная величина времени доступа для любого абонента в этом случае будет равна суммарному времени передачи пакетов всех абонентов сети кроме данного. Для топологии, показанной на рис. 4.8, она составит четыре длительности пакета. Никаких столкновений пакетов при этом методе в принципе быть не может, так как все решения о доступе принимаются в одном месте.
Рассмотренный метод управления можно назвать методом с пассивным центром, так как центр пассивно прослушивает всех абонентов. Возможен и другой принцип реализации централизованного управления (его можно назвать методом с активным центром).
В этом случае центр посылает запросы о готовности передавать (управляющие пакеты или специальные сигналы) по очереди всем периферийным абонентам. Тот периферийный абонент, который хочет передавать (первый из опрошенных) посылает ответ (или же сразу начинает свою передачу). В дальнейшем центр проводит сеанс обмена именно с ним. После окончания этого сеанса центральный абонент продолжает опрос периферийных абонентов по кругу (как на рис.). Если желает передавать центральный абонент, он передает вне очереди.
Как в первом, так и во втором случае никаких конфликтов быть не может (решение принимает единый центр, которому не с кем конфликтовать). Если все абоненты активны, и заявки на передачу поступают интенсивно, то все они будут передавать строго по очереди. Но центр должен быть исключительно надежен, иначе будет парализован весь обмен. Механизм управления не слишком гибок, так как центр работает по жестко заданному алгоритму. К тому же скорость управления невысока. Ведь даже в случае, когда передает только один абонент, ему все равно приходится ждать после каждого переданного пакета, пока центр опросит всех остальных абонентов.
Как правило, централизованные методы управления применяются в небольших сетях (с числом абонентов не более чем несколько десятков). В случае больших сетей нагрузка по управлению обменом на центр существенно возрастает.
