full

9. Функции подуровней MAC и LLC канального уровня

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и для приема/передачи пакетов использует сервис физического уровня. Спецификации IEEE 802.Х делят канальный уровень на два подуровня:

LLC (Logical Link Control) управление логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом пользовательских сообщений.

Все кадры LLC подразделяются на три типа — информационные, управляющие, ненумерованные и имеют единый формат:

Flag - границы кадров LLC.

Data - поле данных данные сетевых протоколов.

DSAP (Destination Service Access Point) - поле адреса точки входа службы назначения (получателя).

SSAP (Source Service Access Point) - поле адреса точки входа службы источника.

Эти поля указывают службу верхнего уровня, которая передает и принимает пакеты данных. Например, служба IP имеет значение SAP равное 0х6. Обычно это одинаковые адреса. Адреса DSAP и SSAP могут различаться только в том случае, если служба имеет несколько адресов точек входа.

Control - поле управления имеет длину 1 или 2 байта в зависимости от того, какой тип кадра передается: информационный, управляющий, ненумерованный.

Тип кадра определяется процедурой управления логическим каналом LLC. Стандартом 802.2 предусмотрено 3 типа таких процедур:

LLC1 - процедура без установления соединения и подтверждения, используется при дейтаграммном режиме передачи данных.

LLC2 - процедура с установлением соединения и подтверждением, перед началом передачи данных устанавливает соединение, послав соответствующий запрос и получив подтверждение, после чего передаются данные. Широкое применение процедура, подобная LLC2, получила в глобальных сетях для надежной передачи данных по ненадежным линиям связи.

LLC3 - процедура без установления соединения, но с подтверждением, используется в системах управления технологическими процессами, когда необходимо высокое быстродействие и знание того, дошла ли управляющая информация до объекта.

MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи. Подуровень LLC находится выше подуровня МАC. Канальный уровень определяет доступ к среде и управление передачей посредством процедуры передачи данных по каналу. При больших размерах передаваемых блоков данных канальный уровень делит их на кадры и передает кадры в виде последовательностей. При получении кадров уровень формирует из них переданные блоки данных. Размер блока данных зависит от способа передачи, качества канала, по которому он передается.

Протоколы МАС-уровня ориентированы на совместное использование физической среды абонентами. Разделяемая среда (shared media) используется в таких широко распространенных в локальных сетях технологиях как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI. Использование разделяемой между пользователями среды улучшает загрузку канала связи, удешевляет сеть, но ограничивает скорость передачи данных между двумя узлами.

В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов.

10. Архитектура сетевого адаптера (NIC)

Сетевые адаптеры (карты) или NIC (Network Interface Card) являются теми устройствами, которые физически соединяют компьютер с сетью. Сетевые адаптеры – это сетевое оборудование, обеспечивающие функционирование сети на физическом и канальном уровнях.

Архитектура:

Обязательные узлы адаптеров:

∙физический интерфейс подключения к среде передачи и схемы организации доступа к среде передачи;

∙буферная память для передаваемых и принимаемых кадров;

∙схема прерываний для уведомления центрального процессора об асинхронных событиях (таких, как завершение передачи, прием кадра);

∙средства доставки кадра между буфером кадров и системной памятью;

∙устройство управления, реализующее логику работы адаптера.

Дополнительные узлы адаптеров:

∙микросхема ПЗУ удаленной загрузки:

на плате адаптера может располагаться микросхема постоянного запоминающего устройства (так же называемая Boot ROM) для создания т.н. бездисковых рабочих станций. Это компьютеры, в которых нет ни винчестера, ни флоппи-дисководов.

Загрузка операционной системы выполняется из сети, и выполняет ее программа, записанная в микросхеме дистанционной загрузки;

∙средства "пробуждения" по сети;

∙собственный процессор.

11. Виды коммутации в ВС: коммутация цепей, сообщений, пакетов

1. По типу организации передачи данных ВС делятся на:

∙с коммутацией цепей (каналов),

∙коммутацией сообщений,

∙коммутацией пакетов

∙При коммутации каналов коммутационная сеть образует между конечными узлами

непрерывный составной физический канал из последовательно соединенных коммутаторами промежуточных канальных участков.

∙Под коммутацией сообщений понимается передача единого блока данных между

транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Сообщение имеет произвольную длину

∙Под коммутацией пакетов понимается передача единого блока данных между

транзитными компьютерами сети с временной буферизацией этого блока на диске каждого компьютера. Пакет имеет стандартную длину

2. Лучшей топологией сети по показателю надежность является полносвязная топология, которая характеризуется отсутствием «узких мест» с точки зрения надёжности и наличием максимально возможного количества альтернативных путей для передачи данных.

Дерево как сетевая топология за счёт наличия, в общем случае, нескольких альтернативных путей для передачи данных, обладают более высокой надёжностью, чем топология «кольцо», приближаясь по этому показателю к полносвязной топологии.

12. Организация и функции физического уровня

1. Физический уровень осуществляет передачу потока битов по соответствующей физической среде (электрический или оптический кабель, радиоканал) через соответствующий интерфейс. На этом уровне производится кодирование данных, синхронизация передаваемых битов информации.

Физический уровень состоит из подуровня стыковки со средой и подуровня преобразования передачи.

Первый из них обеспечивает сопряжение потока данных с используемым физическим каналом связи. Второй осуществляет преобразования, связанные с применяемыми протоколами. Физический уровень обеспечивает физический интерфейс с каналом передачи данных, а также описывает процедуры передачи сигналов в канал и получения их из канала. На этом уровне определяются электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физический уровень получает пакеты данных от вышележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы (0 и 1 бинарного потока). Эти сигналы посылаются через среду передачи на приемный узел. Механические и электрические/оптические свойства среды передачи определяются на физическом уровне и включают:

-тип кабелей и разъемов; -разводку контактов в разъемах;

схему кодирования сигналов для значений 0 и 1. Физический уровень выполняет следующие функции: -установление и разъединение физических соединений; -передача сигналов в последовательном коде и прием; -идентификация каналов; -оповещение о появлении неисправностей и отказов.

Оповещение о появлении неисправностей связано с тем, что на физическом уровне происходит обнаружение определенного класса событий, мешающих нормальной работе сети.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером.

2. Изобразите на логическом уровне КС, клиенты и серверы которой размещены в трех зданиях. Здания удалены друг от друга на расстояние 1000м. Количество узлов в каждом здании не менее 10.

14. Преобразование MAC и LLC адресов с помощью протоколов ARP и RARP.

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP.

Локальный адрес используется в протоколе IP только в пределах локальной сети при обмене данными между маршрутизатором и узлом этой сети. Маршрутизатор, получив пакет для узла одной из сетей, непосредственно подключенных к его портам, должен указать в кадре локальный адрес узла. В пришедшем пакете этот адрес не указан. С аналогичной задачей сталкивается и конечный узел, когда он хочет отправить пакет в удаленную сеть через маршрутизатор, подключенный к той же локальной сети, что и данный узел. Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol – ARP. Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети – протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно к всем узлам сети или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило, не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу, –RARP (Reverse Address Resolution Protocol) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARPзапрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARPзапрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARPответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP-запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ARP-ответы используют один и тот же формат пакета. Так как локальные адреса могут в различных типах сетей иметь различную длину, то формат пакета протокола ARP зависит от типа сети.

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP. В протоколе IPадрес узла, т.е. адрес компьютера или порта маршрутизатора, назначается произвольно администратором сети и прямо не связан с его локальным адресом, как это сделано, например, в протоколе IPX. Подход, используемый в IP, удобно применять в крупных сетях и по причине его независимости от формата локального адреса, и по причине стабильности, так как в противном случае – при смене на компьютере сетевого адаптера это изменение должны бы были учитывать все адресаты всемирной сети Internet. Локальный адрес используется в протоколе IP только в пределах локальной сети при обмене данными между маршрутизатором и узлом этой сети. Маршрутизатор, получив пакет для узла одной из сетей, непосредственно подключенных к его портам, должен для передачи пакета сформировать кадр в соответствии с требованиями принятой в этой сети технологии и указать в нем локальный адрес узла, например его МАС-адрес. В пришедшем пакете этот адрес не указан, поэтому перед маршрутизатором встает задача поиска его по известному IP-адресу, который указан в пакете в качестве адреса назначения. С аналогичной задачей сталкивается и конечный узел, когда он хочет отправить пакет в удаленную сеть через маршрутизатор, подключенный к той же локальной сети, что и данный узел.

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol – ARP. Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети – протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно к всем узлам сети или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило, не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу, – нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивным ARP – RARP (Reverse Address Resolution Protocol) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IPадреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.

маршрутизация основана на том, что маршрутизаторы периодически обмениваются специальной топологической информацией об имеющихся в интерсети сетях, а также о связях между маршрутизаторами. Обычно учитывается не только топология связей, но и их пропускная способность и состояние.

Адаптивные протоколы позволяют всем маршрутизаторам собирать информацию о топологии связей в сети, оперативно отрабатывая все изменения конфигурации связей. Эти протоколы имеют распределенный характер, который выражается в том, что в сети отсутствуют какие-либо выделенные маршрутизаторы, которые бы собирали и обобщали топологическую информацию: эта работа распределена между всеми маршрутизаторами.

15. Организация контроля передачи информации на канальном и физическом уровне.

Физический уровень не вникает в смысл информации, которую он передает. Для него эта информация представляет однородный поток битов, которые нужно доставить без искажений и в соответствии с заданной тактовой частотой (интервалом между соседними битами).

На физическом уровне могут возникать большие искажения импульсов. Поэтому для надежного распознавания импульсов на приемном конце не всегда можно использовать одни и те же скорости и способы кодирования (например, медленное нарастание фронта импульса из-за высокой емкостной нагрузки линий требует, чтобы импульсы передавались с меньшей скоростью). Также может использоваться модуляция сигналов в каналах с сильным искажением передаваемых сигналов. Также при передаче необходима синхронизация приемника и передатчика, которая может осуществляться разными способами(обмен специальными тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии или периодическая синхронизация обусловленными кодами)

Одной из задач канального уровня является обнаружение и коррекция ошибок. Для этого канальный уровень фиксирует границы кадра, помещая специальную последовательность битов в его начало и конец, а затем добавляет к кадру контрольную сумму. Контрольная сумма вычисляется по некоторому алгоритму как функция от всех байтов кадра. По значению контрольной суммы узел назначения сможет определить, были или нет искажены данные кадра в процессе передачи по сети.

Принимающий узел полученные биты группирует в кадры и вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой, переданной в кадре. Если они совпадают, кадр считается правильным, если же контрольные суммы не совпадают, фиксируется ошибка. Исправление ошибок осуществляется за счет повторной передачи поврежденных кадров.

∙ Выполните сравнительный анализ каналов СПД по критерию скорость/расстояние.