2seti
.pdf8) Как правило, физический сегмент сети ограничен сетевым устройством, обеспечивающим соединение узлов сегмента с остальной сетью:
Повторители или концентраторы (1-й уровень в модели OSI) repeater, hub
Предназначен для увеличения расстояния сетевого соединения путѐм повторения электрического сигнала «один в один». Концентраторы всегда работают в режиме полудуплекса
Мосты или коммутаторы (2-й уровень в модели OSI)
Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI, и потому в общем случае может только объединять узлы одной сети по их MAC-адресам
В общем случае коммутатор (свитч) и мост аналогичны по функциональности; разница заключается во внутреннем устройстве: мосты обрабатывают IP-пакеты, используя центральный процессор, коммутатор же использует коммутационную матрицу
Коммутатор хранит в памяти таблицу, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора 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 коммутатор анализирует кадры и, определив MAC-адрес хостаотправителя, заносит его в таблицу. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит 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 еще не известен, то кадр будет продублирован на все интерфейсы. Со временем коммутатор строит полную таблицу для всех своих портов, и в результате трафик локализуется.
Маршрутизаторы (3-й уровень в модели OSI) - сетевое устройство, на основании информации о топологии сети и определѐнных правил, принимающее решения о пересылке пакетов сетевого уровня (уровень 3 модели OSI) между различными сегментами сети.
Физический сегмент сети является доменом коллизий.
Широко практикуется разделение сети, основанной на протоколе TCP/IP, на логические сегменты, или логические подсети. Для этого каждому сегменту выделяется диапазон адресов, который задается адресом сети и сетевой маской
При оборудовании сетей Ethernet в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, витая пара и оптический кабель. Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий
(CSMA/CD, CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection), скорость передачи данных
10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт. Режим работы – полудуплексный. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции
Сегментация. Производительность Ethernet можно повысить: разделите перегруженный сегмент на два сегмента, соединенные мостом или маршрутизатором. Трафик в каждом сегменте при этом уменьшается, так как меньшее число компьютеров пытается осуществить передачу, и время доступа к кабелю сокращается. Разделение сегмента — удачный ход при подсоединении к сети новых пользователей или установке новых приложений, интенсивно работающих с сетью (например, баз данных и видеоприложений). МЕТОДИЧКА 61 СТР
Коммутатор Ethernet представляет собой устройство для организации сетей большого размера. Предназначен для соединения нескольких узловкомпьютерной сети в пределах одного сегмента. Коммутатор Ethernet поддерживает внутреннюю таблицу, связывающую порты с адресами подключенных к ним устройств. Используя таблицу адресов и содержащийся в пакете адрес получателя, коммутатор организует виртуальное соединение порта отправителя с портом получателя и передает пакет через это соединение.
9) Маршрутизация (англ. Routing) — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи
Маршруты могут задаваться административно (статические маршруты), либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).
Статическими маршрутами могут быть:
маршруты, не изменяющиеся во времени
маршруты, изменяющиеся по расписанию
маршруты, изменяющиеся по ситуации
Процесс маршрутизации в компьютерных сетях выполняется специальными программноаппаратными средствами — маршрутизаторами.
Маршрутизируемые протоколы
Протокол маршрутизации может работать только с пакетами, принадлежащими к одному из маршрутизируемых протоколов, например, IP, IPX
Маршрутизируемые протоколы определяют формат пакетов (заголовков), важнейшей информацией из которых для маршрутизации является адрес назначения.
В современных аппаратных маршрутизаторах для построения таблиц маршрутизации используется специализированное ПО ("прошивка"), для обработки же IP-пакетов используется коммутационная матрица (или другая технология аппаратной коммутации), расширенная фильтрами адресов в заголовке IP-пакета.
Алгоритмы маршрутизации применяются для определения оптимального пути пакетов от источника к приѐмнику и являются основой любого протокола маршрутизации (это сетевой протокол, используемый маршрутизаторами для определения возможных маршрутов следования данных в составной компьютерной сети)
Классификация
Алгоритмы маршрутизации можно разделить на:
адаптивные и неадаптивные
Адаптивные
принимают во внимание актуальное состояние линии Плюсы и минусы +возможность адаптации к актуальному состоянию сети
-необходимо постоянно пересчитывать таблицы маршрутизации
Адаптивный централизованный алгоритм
В сети существует так называемый RoutingControlCenter (RCC), который получает информацию от всех узлов об их соседних узлах, актуальную длину очереди и загрузки линии. В функции RCC входит сбор информации, подсчет оптимальных маршрутов для каждого узла, составление таблиц маршрутизации и рассылка их узлaм.
Плюсы и минусы
+RCC обладает всей информацией о состоянии сети, что позволяет принимать оптимальные решения
+узлы освобождены от подсчета таблиц маршрутизации -низкая надежность -узлы получают таблицы маршрутизации в различное время
-концентрация трафика возле RCC
Адаптивно изолированный
Каждый узел берет только нужную информацию из полученных пакетов. Таким образом, каждый узел знает отправителя пакетов и количество хопов, которые этот пакет прошѐл. Затем
происходит сравнение с данными в таблице маршрутизации, и если у полученного пакета меньшее количество хопов, то происходит обновление таблицы.
Плюсы и минусы +легкость реализации
-проблемы при изменении топологии и нагрузки -не происходит обмен данными о маршрутизации между узлами
Адаптивный распределенный
дистанционно-векторный алгоритм, linkstaterouting Плюсы и минусы +лучшая адаптация -перегрузки
Маршрутизация по состоянию канала англ.Linkstaterouting
Описание
Алгоритм, относящийся к адаптивным алгоритмам и основанный на анализе состояния связей. Его можно представить как: «расскажи миру о том, кто твои соседи». Сначала узел знает только своих соседей и метрику связей, соединяющих его с ними. В процессе обмена информацией с соседними узлами узел получает информацию о топологии сети, при этом обменивается только информацей о происшедших изменениях. В результате каждый узел знает всю топологию сети. Впервые был применен в ARPANET в 1979 году и пришѐл на смену дистанционно-векторному алгоритму. Причинами перехода служили:
рост пропускной способности каналов и отсутствие еѐ учета в дистанционновекторном алгоритме
медленность дистанционно-векторного алгоритма, вызванная «счетом до бесконечности»
Алгоритм
1.определение адресов соседних узлов: новые узлы рассылают приветствие (HELLOсообщения), соседние узлы сообщают свои адреса
происходит при помощи рассылки HELLO-запросов
2.измерение метрики линий или времени передачи данных до соседних узлов происходит в результате рассылки эхо-сообщений
3.организация собранных данных в пакет, содержащий личный адрес, порядковый номер (для избежания повторений), возраст (для отброса устаревшей информации), дистанцию
4.рассылка пакетов всем узлам сети (flooding)
5.подсчет маршрутов на основе полученной от других узлов информации
Неадаптивные
не принимают во внимание актуальное состояние сети, все маршруты рассчитываются до начала использования сети. Они в свою очередь подразделяются на алгоритмы, учитывающие топологию сети (spanningtree, flowbasedrouting) и не учитывающие (flooding).
Плюсы и минусы
+простота +хорошие результаты при неизменной топологии и нагрузке
-невозможность реагирования на изменения -низкая скорость в неоднородных сетях
Flow-BasedRouting
Описание
Данный алгоритм является одним из неадаптивных алгоритмов. Он учитывает не только дистанцию между маршрутизаторами, но и загрузку сети. Полезен для нахождения маршрута для больших дистанций с большими задержками в доставке пакетов
Flooding (алгоритм «затопления»)
Описание
Является самым простым алгоритмом маршрутизации для распространения информации по сети. При получении пакета каждый узел пересылает его соседним узлам за исключением того, от которого пришѐл пакет.Данный алгоритм обладает низкой эффективностью из-за повышенной загрузки сети.
Для улучшения эффективности алгоритма используются следующие способы:
Hopcounter
В этом случае к каждому пакету прибавляется счетчик хопов. Отправитель устанавливает этот счетчик и каждый узел сети, который его пересылает, уменьшает этот счетчик на 1.
FloodingwithAcknowledge («затопление с подтверждениями»)
Одной из проблем простого алгоритма «затопления» является то, что отправитель не знает о том, достиг ли пакет всех узлов сети. Каждый из узлов сети отправляет подтверждение о получении, если он получил подтверждение от всех узлов, которым он отправлял пакеты.
Uniqueresend
Каждая станция запоминает пересланные пакеты и не посылает их ещѐ раз. Данный метод оптимизации очень продуктивен в сетях с топологией, отличной от дерева
глобальные и децентрализованные
Централизованная маршрутизация
Centralizedrouting
Централизованная маршрутизация - метод маршрутизации пакетов или сообщений в сетях передачи данных, при котором решение о выборе маршрута принимается центром управления и сообщается всем узлам, находящимся на данном маршруте.
статические и динамические
Staticrouting
Статическая маршрутизация - метод маршрутизации в сетях с коммутацией пакетов, при котором данные передаются по предопределенному пути и не зависит от колебаний трафика.
Статическая маршрутизация основывается на изменяемых вручную таблицах маршрутизации.
При задании статической маршрутизации должны быть заданы все взаимосвязи между логическими сетями, которые остаются неизменными. Динамическая маршрутизация предполагает, что маршрутизатор может сам определять новые пути либо модифицировать информацию о старых.
Динамическаямаршрутизация Dynamic adaptive routing; Dynamic routing
Динамическая адаптивная маршрутизация - метод выбора маршрута в сетях с коммутацией каналов, учитывающий динамическое состояние: - выходных трактов узла (локальная адаптивная маршрутизация); или - сети (глобальная адаптивная маршрутизация).
Динамическая маршрутизация использует специальные алгоритмы маршрутизации: - алгоритм "вектор-длина";
- алгоритм "состояние канала" и др.
Требования
точность
простота
надѐжность
стабильность
справедливость
оптимальность
10) IP-адрес – это уникальный числовой адрес, однозначно идентифицирующий узел, группу узлов или сеть. IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел (так называемых «октетов»), разделенных точками – W.X.Y.Z , каждое из которых может принимать значения в диапазоне от 0 до 255, например, 213.128.193.154.
Существует 5 классов IP-адресов – A, B, C, D, E. Принадлежность IP-адреса к тому или иному классу определяется значением первого октета (W).
IP-Маршрутизация – процесс выбора пути для передачи пакета в сети. Под путем (маршрутом) понимается последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет по пути к узлу-назначению. IP-маршрутизатор – это специальное устройство, предназначенное для объединения сетей и обеспечивающее определение пути прохождения пакетов в составной сети. Маршрутизатор должен иметь несколько IP-адресов с номерами сетей, соответствующими номерам объединяемых сетей.
Маршрутизация осуществляется на узле-отправителе в момент отправки IP-пакета, а затем на IP-маршрутизаторах.
Принцип маршрутизации на узле отправителе выглядит достаточно просто. Когда требуется отправить пакет узлу с определенным IP-адресом, то узел-отправитель выделяет с помощью маски подсети из собственного IP-адреса и IP-адреса получателя номера сетей. Далее номера сетей сравниваются и если они совпадают, то пакет направляется непосредственно получателю, в противном случае - маршрутизатору, чей адрес указан в настройках протокола IP.
Выбор пути на маршрутизаторе осуществляется на основе информации, представленной в таблице маршрутизации. Таблица маршрутизации - это специальная таблица, сопоставляющая IP-адресам сетей адреса следующих маршрутизаторов, на которые следует отправлять пакеты с целью их доставки в эти сети. Обязательной записью в таблице маршрутизации является так называемый маршрут по умолчанию, содержащий информацию о том, как направлять пакеты в сети, адреса которых отсутствуют в таблице, поэтому нет необходимости описывать в таблице маршруты для всех сетей. Таблицы маршрутизации могут строиться "вручную" администратором или динамически, на основе обмена информацией, который осуществляют маршрутизаторы с помощью специальных протоколов - протоколов динамической маршрутизации.
Существуют статические и динамические алгоритмы обновления таблицы маршрутизации:
1.Статический алгоритм есть способ маршрутизации, не изменяющийся при изменении топологии и состояния сети. Примерами являются алгоритмы случайной и лавинной маршрутизации.
2.Случайная маршрутизация — передача данных из узла в любом, случайным образом выбранном направлении, кроме направления, по которому данные поступили в узел. Данные, совершая «блуждания» по сети с конечной вероятностью когда-либо достигают адресата.
3.Лавинная маршрутизация — передача данных из узла во всех направлениях, кроме того, по которому поступили данные. Очевидно, что хотя бы одно направление обеспечит доставку пакета за минимальное время, т.е. лавинная маршрутизация гарантирует малое время доставки.
Протокол маршрутизации — сетевой протокол, используемый маршрутизаторами для определения возможных маршрутов следования данных в составной компьютерной сети. Применение протокола маршрутизации позволяет избежать ручного ввода всех допустимых маршрутов, что, в свою очередь, снижает количество ошибок, обеспечивает согласованность действий всех маршрутизаторов в сети и облегчает труд администраторов.
Протоколы маршрутизации делятся на два вида, зависящие от типов алгоритмов, на которых они основаны:
Дистанционно-векторные протоколы, основаны на DistanceVectorAlgorithm (DVA);
Протоколы состояния каналов связи, основаны на LinkStateAlgorithm (LSA).
Так же протоколы маршрутизации делятся на два вида в зависимости от сферы применения:
Междоменной маршрутизации;
Внутридоменной маршрутизации.
Дистанционно-векторные протоколы
RIP — RoutingInformationProtocol- протокол передачи маршрутной информации, маршрутизаторы динамически создают маршрутные таблицы.
IGRP — InteriorGatewayRoutingProtocol (лицензированный протокол
CiscoSystems);— протоколмаршрутизации, разработанный фирмой Cisco, для своих многопротокольных маршрутизаторов в середине 80-х годов для маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей сложную топологию и разные характеристики полосы пропускания и задержки. IGRP является протоколом внутренних роутеров (IGP) с вектором расстояния.
BGP — BorderGateWayProtocol) - протокол граничных маршрутизаторов
EIGRP — EnhancedInteriorGatewayRoutingProtocol (на самом деле он гибридный — объединяет свойства дистанционно-векторных протоколов и протоколов по состоянию канала; лицензированный протокол CiscoSystems)—
протоколмаршрутизации, разработанный фирмой Cisco на основе протокола IGRP той же фирмы. Релиз протокола состоялся в 1994 году. EIGRP использует механизм DUAL (DiffusingUpdateAlgorithm) для выбора наиболее короткого маршрута.
AODV — протокол динамической маршрутизации для мобильных ad-hoc сетей (MANET) и других беспроводных сетей.
Протоколы состояния каналов связи
IS-IS — IntermediateSystemtoIntermediateSystem (стек OSI)— это протокол внутренних шлюзов (IGP), стандартизированный ISO и использующийся в основном в крупных сетях провайдеров услуг.
OSPF — OpenShortestPathFirst — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-statetechnology) и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры (Dijkstra’salgorithm).
NLSP — NetWare Link-Services Protocol (стекNovell);
HSRP и CARP — протоколы резервирования шлюза в Ethernet-сетях.
OLSR
TBRPF
Протоколы междоменной маршрутизации
EGP) - внешние протоколы маршрутизации, распространяют маршрутную информацию между автономными системами. Примеры: EGP (Exterior Gateway Protocol, устарел), BGP.
BGP- протокол граничных маршрутизаторов;
IDRP;
IS-IS level 3;
Протоколы внутридоменной маршрутизации
RIP) - протокол передачи маршрутной информации, маршрутизаторы динамически создают маршрутные таблицы;
IS-IS level 1-2;
OSPF — протокол динамической маршрутизации, основанный на технологии отслеживания состояния канала (link-statetechnology) и использующий для нахождения кратчайшего пути Алгоритм Дейкстры (Dijkstra’salgorithm);
IGRP— протоколмаршрутизации, разработанный фирмой Cisco, для своих многопротокольных маршрутизаторов в середине 80-х годов для маршрутизации в пределах автономной системы (AS), имеющей сложную топологию и разные характеристики полосы пропускания и задержки. IGRP является протоколом внутренних роутеров (IGP) с вектором расстояния.
EIGRP— протоколмаршрутизации, разработанный фирмой Cisco на основе протокола IGRP той же фирмы. Релиз протокола состоялся в 1994 году. EIGRP использует механизм
DUAL (DiffusingUpdateAlgorithm) для выбора наиболее короткого маршрута.
11)Протоколы ARP и RARP.
Основным функциональным достоинством IP-адресации является полная логическая независимость IP-адресов от физических адресов. Однако чтобы средства канального уровня могли осуществить доставку данных, необходимо знание физического адреса получателя. Механизм определения по IP-адресу физического адреса узла-получателя обеспечивает протокол
ARP (AddressResolutionProtocol, Протокол Разрешения Адреса).
Определение физических адресов компьютеров осуществляется с помощью широковещательного запроса, в котором сообщается IP-адрес искомого компьютера (устройства). Получив такой ARP-запрос, каждый компьютер проверяет соответствие между указанным IPадресом и своим собственным. В случае их совпадения сообщает отправителю свой физический адрес. После получения ответа инициировавший запрос компьютер заносит новые данные в специальную ARP-таблицу.
Наличие на каждом узле ARP-таблицы позволяет снизить объем широковещательной рассылки, поскольку запрос направляется в сеть только в случае, если нужное соответствие не найдено в ARP-таблице.
В ряде случаев может оказаться необходимым определить IP-адрес по MAC-адресу. Для этого используется протокол RARP (ReverseAddressResolutionProtocol). Функционально RARP
схож с протоколом ARP.
Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса (AddressResolutionProtocol, ARP). Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети - протокол локальной сети (Ethernet, TokenRing, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети или же протокол глобальной сети (Х.25, framerelay), как правило не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу - нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивным ARP (ReverseAddressResolutionProtocol, RARP) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.
Необходимость в обращении к протоколу ARP возникает каждый раз, когда модуль IP передает пакет на уровень сетевых интерфейсов, например драйверу Ethernet. IP-адрес узла назначения известен модулю IP. Требуется на его основе найти МАС - адрес узла назначения.
Работа протокола ARP начинается с просмотра так называемой АКР-таблицы . Каждая строка таблицы устанавливает соответствие между IP-адресом и МАС - адресом. Для каждой сети, подключенной к сетевому адаптеру компьютера или к порту маршрутизатора, строится отдельная ARP-таблица.
ТЕТРАДЬ
10 DMT, OFDM
http://www.protocols.ru
АлгоритммодуляцииOFDM.Алгоритмортогональногомультиплексированиясразделениемчастот
(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing - OFDM) являетсяупрощеннымвариантомалгоритмаDMT. В
отличие от DMT, алгоритм OFDM использует единое значение спектральной эффективности для всех частотных каналов.
Описание алгоритма Основные принципы и методы, в соответствии с которыми производится формирование линейного кода OFDM, соответствуют алгоритму DMT. Единственное, но существенное отличие этих двух алгоритмов заключается в способе управления пропускной способностью элементарных каналов. Значения пропускной способности элементарных частотных каналов, которые формируются алгоритмом DMT, могут отличаться в различных частотных диапазонах. Алгоритм OFDM использует одно значение пропускной способности и скорости передачи данных для элементарных каналов всего частотного диапазона.
11 Асинхронное и синхронное форматирование. Цифровое и логическое кодирование.
http://grodno.by.ru/Programm/IASU/Lec_6.htm
При обмене данными на физическом уровне единицей информации является бит, поэтому средства физического уровня всегда поддерживают побитовую синхронизацию между приемником и передатчиком. Синхронизация – есть метод организации связи, способствующий улучшению передачи данных. Но при плохом качестве сети используют асинхронный режим. При асинхронном режиме каждый байт может быть несколько смещен во времени относительно побитовых тактов предыдущего байта. Используется старт-стопный механизм передачи битов.
При цифровом кодировании дискретной информации применяют потенциальные и импульсные коды. В потенциальных кодах для представления логических единиц и нулей используется только значение потенциала сигнала, а его перепады, формирующие законченные импульсы, во внимание не принимаются. Импульсные коды позволяют представить двоичные данные либо импульсами определенной полярности, либо частью импульса - перепадом потенциала определенного направления.
Логическое кодирование используется для улучшения потенциальных кодов. Логическое кодирование должно заменять длинные последовательности бит, приводящие к постоянному потенциалу, вкраплениями единиц. Как уже отмечалось выше, для логического кодирования характерны два метода - избыточные коды и скрэмблирование.
Избыточные коды основаны на разбиении исходной последовательности бит на порции, которые часто называют символами. Затем каждый исходный символ заменяется новым, который имеет большее количество бит, чем исходный.
Скрэмблирование – это перемешивание данных перед передачей их в линию с помощью потенциального кода. Методы скрэмблирования заключаются в побитном вычислении результирующего кода на основании бит исходного кода и полученных в предыдущих тактах бит результирующего кода.
12 ARQ - методы повторной передачи.
Системы с автоматическим запросом повторной передачи (ARQ — AutomaticRepeatreQuest) нужны для поиска и устранения ошибок в передаваемых данных. Распространены следующие методы автоматического запроса:
Запрос ARQ с остановками (stop-and-wait ARQ)
Идея этого метода заключается в том, что передатчик ожидает от приемника подтверждения успешного приема предыдущего блока данных перед тем как начать передачу следующего.
Непрерывный запрос ARQ с возвратом (continuous ARQ withpullback)
Для этого метода необходим полнодуплексный канал. Передача данных от передатчика к приемнику производится одновременно.
Непрерывный запрос ARQ с выборочным повторением (continuous ARQ withselectiverepeat)
При этом подходе осуществляется передача только ошибочно принятых блоков данных.