Методические указания и контрольное задание по дисциплине Сетевые технологии высокоскоростной передачи данных

План УМД на 2014/2015 уч.г.

Методические указания и контрольное задание

по дисциплине

СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Составители: В.А.Докучаев, д.т.н., профессор Н.В.Яковенко, доцент

Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол № 5 от 21.01.2014г.

Рецензент Д.В.Гадасин, к.т.н., профессор

2

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ

Основная задача дисциплины «Сетевые технологии высокоскоростной передачи данных» (СТВПД) – дать студентам, обучающимся по профилю «Многоканальные телекоммуникационные системы» направления подготовки бакалавров 210700, углубленные представления о современных сетевых технологиях высокоскоростной передачи данных, используемых в инфокоммуникационных системах. В результате изучения дисциплины СТВПД студенты должны усвоить распределение функций сетевого взаимодействия по модели OSI reference model, детализацию функций канального и физического уровня институтом IEEE, сетевую модель Интернет, стек сетевых протоколов TCP/IP, спецификации технологии

Ethernet – 100 Base/1000 Base/10GbE Ethernet.

Обеспечивающими курсами для настоящей дисциплины являются: «Общая теория связи», «Вычислительная техника и информационные технологии» (дисциплины базовой части профессионального цикла).

Дисциплина СТВПД изучается студентами заочного факультета на 4 курсе в 7 семестре. Учебным планом предусмотрено выполнение контрольной работы, лекции – 4 часа и практические занятия – 10 часов. Итоговый контроль – экзамен по курсу.

Методические указания содержат общие указания по изучению дисциплины СТВПД, список литературы, 30 вариантов заданий для контрольной работы. Подробные пошаговые инструкции по выполнению контрольной работы и примеры решения задач приведены на сайте заочного факультета МТУСИ.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА. ВОПРОСЫ, ПОДЛЕЖАЩИЕ ИЗУЧЕНИЮ

1.Стандартизирующие организации в области высокоскоростной передачи данных [3]. Модель OSI. Понятия: протокол уровня, межуровневый интерфейс, стек протоколов, архитектура сети [1; 2]. Виды и основные функции активных сетевых устройств: хаб, мост, коммутатор, маршрутизатор, шлюз [1; 2; 3].

2.Ограниченные среды передачи: витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель. Структурированная кабельная система [3]. Неограниченная среда передачи. Методы доступа к среде передачи –

CSMA/CD, CSMA/CA, маркерный метод [1; 2].

3.Модель IEEE 802 – детализация функций физического и канального уровней [1; 2]. Физическое и логическое кодирование данных [1; 2].

3

4.Методы распределения информационных потоков в сетях (методы коммутации) – коммутация каналов (КК), коммутация сообщений (КС), коммутация пакетов (КП). Передача пакетов в датаграммном режиме и по виртуальным соединениям [1; 2]. Расчет времени задержки при передаче по сети.

5.Сетевая технология Etnernet, спецификации физической среды (10BaseT, Fast Ethernet - 100BaseTX/FX, Gigabit Ethernet, 10GbE). Базовый формат кадра, расширенный формат (тег VLAN по стандарту IEEE 802.1Q). Обзор версий Ethernet операторского класса [1; 2; 4].

6.Обзор сетевых технологий АТМ, xDSL, PON [1; 2; 4].

7.Модель Интернет. Терминология. Функции уровней стека протоколов TCP/IP. Прикладные сервисы. Служба DNS [1; 2; 4].

8.Протокол IP. Формат заголовка. Адресация протокола IP. Маска подсети. Обзор протоколов маршрутизации. Протоколы ARP, ICMP [1; 2; 3; 4].

9.Транспортные протоколы TCP и UDP. Формат заголовка сегмента ТСР. Технология передачи сегментов TCP в режиме sliding window [2; 4].

10.Защита от ошибок на канальном, сетевом и транспортном уровнях модели OSI. Использование помехоустойчивого кодирования (CRC) в сетевых технологиях. Использование контрольного суммирования (Checksum) в протоколах сетевого и транспортного уровня. Системы с непосредственным исправлением ошибок (Forward Error Correction, FEC). Системы с автоматическим запросом повторения при обнаружении ошибок (Automatic Repetition Query, ARQ) [1; 2; 4].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Олифер В.Г., Олифер Н.А. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2011.

2.Таненбаум Э. Компьютерные сети. 5-е изд. – СПб.: Питер, 2014.

3.Беленькая М.Н., Малиновский С.Т., Яковенко Н.В. Администрирование в информационных системах: Учебное пособие для вузов. 2-е изд.

– М.: Горячая линия – Телеком, 2014.

4.Деарт В.Ю. Мультисервисные сети связи. Транспортные сети и сети доступа. – М.: Инсвязьиздат, 2007.

5.www.intuit.ru

4

СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА

1.Цели и задачи дисциплины.

2.Обзор ключевых вопросов курса. Обсуждение вопросов, вызвавших затруднения при выполнении контрольной работы и изучении рекомендованной литературы.

ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1.Расчет вероятностно-временных характеристик системы ARQ канального уровня.

2.Изучение методов физического соединения узлов в мультимедийных сетях. Создание патч-корда на основе неэкранированной витой пары (UTP) 5-й категории с разъемом RJ-45. Тестирование канала (link) СКС. Терминирование оптоволоконного кабеля.

3.Изучение методов регистрации двоичных сигналов.

4.Изучение методов эффективного кодирования источников сообщений.

5.Изучение методов помехоустойчивого кодирования (циклического кода).

6.Проведение тестирования знаний по вопросам дисциплины, подлежащим изучению. Разбор результатов тестирования.

ТЕСТОВЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ СТЕПЕНИ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА

1.Укажите назначение процедуры LAPB.

Организация взаимодействия сетевых узлов на канальном уровне.

Выполнение функций маршрутизации в сетях стандарта Х.25.

Обеспечение тактовой синхронизации передатчика и приемника при взаимодействии сетевых узлов в режиме point-to-point.

Выполнение функций управления потоком кадров на звене данных, обнаружение ошибок, коррекция искаженных кадров.

2.В состав кадра LAPB обязательно входит:

Флаг в начале и конце кадра

Поле битстаффинга

Поле управления (control)

Поле преамбулы (preamble)

5

3.Сколько разрядов (бит) содержит контрольная последовательность кадра

LAPB:

Три

Восемь

Шестнадцать

Тридцать два

4.Сеть передачи данных использует кабельную систему, которая обеспечивает передачу сигналов на частотах до 1012 Гц. Укажите тип используемого кабеля.

FTP, категория 5е

FTP, категория 6а

PiMF, категория 7

SM 9/125

5.Укажите обозначение компьютерной сети, в которой возможны конфликты (коллизии) при одновременной передаче информации более чем одной машиной в общую среду передачи:

ETHERNET

X.25

ATM

FRAME RELAY

6.Определите время передачи старт-стопной комбинации кода ASCII с проверкой на четность и двумя стоповыми битами при скорости передачи

V = 100Кбит/с:

90 мкс

100 мкс

110 мкс

120 мкс

7.Какое свойство сети с коммутацией каналов отрицательно сказывается на пропускной способности сети при передаче пульсирующего (неравномерного во времени) трафика:

Обязательная задержка перед передачей данных из-за фазы установления соединения.

Возможность отказа сети в обслуживании запроса на установление соединения.

Невозможность динамически перераспределять пропускную способность физических каналов связи между абонентами.

Постоянный уровень задержки передачи данных через сеть.

6

8.Витая пара (UTP) категории 3 стандартизована для передачи сигнала данных в полосе частот до:

600 МГц

250 МГц

100 МГц

16 МГц

9.Определите двоичную последовательность, которая в коде HDB-3 имеет вид:

+1 0 0 0 -1 +1 0 0 +1 -1 0 0 -1 0 0 0 +1

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1

1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

10.Выберите корректное определение понятия «протокола уровня»:

Правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на смежных функциональных уровнях одного узла.

Правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном функциональном уровне, но в разных узлах.

Совокупность правил взаимодействия сетевых компонентов смежных уровней и аппаратно-программных средств на границе уровней.

Законченный набор функций по пересылке файла между смежными узлами сети.

11.К какому типу адреса можно отнести сетевой IP-адрес 192.168.1.5:

плоский, числовой

плоский, символьный

иерархический, числовой

иерархический, символьный

12.Кабель UTP категории 6 (cat 6) стандартизован для работы на частотах до:

100 МГц

250 МГц

600 МГц

1200 МГц

7

13. В квазитроичном коде КВП-3 (HDB3) в замещающей комбинации 000V

…

●V – это единица, которая нарушает правило квазитроичного кодирования.

●V – это единица, которая соблюдает правило квазитроичного кодирования.

●V – это ноль, который нарушает правило квазитроичного кодирования.

●V – это ноль, который соблюдает правило квазитроичного кодирования.

14.Какова пропускная способность полосы спектра 0,1 мкм для длины волны 1 мм при кодировании 2 бит/Гц.

240 Мбит/с

120 Мбит/с

60 Мбит/с

30 Мбит/с

15.Линейный сигнал в коде CMI (один символ – единичный элемент сигнала t0 )

-1 -1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 соответствует двоичной последовательности:

1 1 1 1 0 0 0 1 0 1

1 0 1 0 1 0 0 1 0 1

0 0 1 0 1 1 1 0 1 0

1 0 0 1 1 0 0 1 0 1

16.Определите максимально возможную скорость передачи информации в аналоговом канале ТЧ при идеальных характеристиках АЧХ и ФЧХ и наличии белого шума. Разность уровней сигнала и помехи составляет

30дБ.

64 Кбит/с

56 Кбит/с

40 Кбит/с

31 Кбит/с

17.Число ребер в графе полносвязной сети всегда связано с количеством узлов N в такой сети следующим соотношением:

N(N – 1)

N(N – 1) / 2

(N – 1) / 2

N / 2

8

18.Число ребер в радиально-узловой сети, содержащей 15 узлов, равно

16

15

14

Нельзя подсчитать, не определив структуру сети

19.Дейтаграммному режиму передачи пакетов присущи следующие свойства (укажите ошибочное утверждение):

Все передаваемые пакеты обрабатываются независимо друг от друга.

Принадлежность пакета к определенному информационному потоку между двумя конечными узлами никак не учитывается.

Выбор следующего узла на маршруте производится на основании адреса узла назначения, содержащегося в заголовке пакета.

Выбор следующего узла на маршруте производится на основании метки потока, содержащейся в заголовке пакета, и в соответствии с записью в таблице маршрутизации, которая используется при маршрутизации всех пакетов данного информационного потока.

20. Спецификация технологии Ethernet, которая использует оптоволоконный кабель и обеспечивает скорость передачи информации 1Гбит/с называется:

1000 Base - T

1000 Base - CX

1000 Base - LX

1000 Base - SX

21. Какие типы сетевых устройств способны анализировать адрес в заголовке сетевого уровня:

Мост

Коммутатор

Повторитель

Маршрутизатор

22.Какой из перечисленных уровней модели OSI отвечает за обнаружение ошибок в блоке данных, передаваемом между двумя соседними узлами в сети с произвольной топологией:

Канальный

Сетевой

Транспортный

Сеансовый

9

23. Какое название используется для единицы передаваемых данных транспортного уровня в стеке протоколов TCP/IP:

Сегмент

Фрейм

Дейтаграмма

Кадр

24. Выберите ответы, в которых дано определение понятия «интерфейс»:

Правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном функциональном уровне, но в разных узлах.

Сетевой разъем и совокупность функциональных, электрических и процедурных характеристик, определяющих передачу сообщений через него.

Это определенная стандартами граница между взаимодействующими независимыми объектами.

Совокупность правил взаимодействия сетевых компонентов смежных функциональных уровней и аппаратно-программных средств на их границе.

25. В коде NRZI …

логическая “1” представляется напряжением “+U”, а логический “0” представляется напряжением “-U”.

логическая “1” представляется напряжением “-U”, а логический “0” представляется напряжением “+U”.

логическая “1” представляется напряжением “-U” или “+U”, а логическому “0” соответствует нулевое значение сигнала.

логическая “1” представляется изменением напряжения относительно значения на предыдущем битовом интервале, а логическому “0” соответствует отсутствие изменения значения сигнала.

26.Определить скорость передачи информации, если скорость модуляции линейного сигнала равна В=1000 Бод, а сам сигнал представляет собой последовательность вида (один символ-единичный элемент линейного сигнала t0):

+7 +1 -5 +3 +7 -1 +1 -3 -3 +5 -7 +1 +1 -1

1000 Бит/с

3000 Бит/с

4000 Бит/с

8000 Бит/с

10