- •1 Эволюция вычислительных систем. Основные программные и аппаратные компоненты сети.
- •Появление глобальных сетей : соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов.
- •2. Понятие “открытая система”. Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов.
- •Амплитудно-частотная характеристика показывает, как затухает амплитуда синусоиды на выходе линии связи по сравнению с амплитудой на ее входе для всех возможных частот передаваемого сигнала.
- •Аналоговая модуляция
- •Методы аналоговой модуляции
- •Цифровое кодирование
- •Требования к методам цифрового кодирования
- •Скрэмблирование
- •9. Методы коммутации. Коммутация каналов. Коммутация пакетов. Коммутация сообщений.
- •Возникновение коллизии - ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации.
- •Время двойного оборота и распознавание коллизий
- •12. Форматы кадров технологии Ethernet: кадр 802.3, кадр Ethernet II. Домен коллизий.
- •Кадр 802.3/llc
- •Домен коллизий
- •13. Сети Ethernet на коаксиальном кабеле (10Base-5, 10Base-2), на витой паре (10Base-t), на оптоволоконном кабеле (10Base-fl, 10Base-fb). Правила: 3-4-5 и 5 хабов. Стандарт 10Base-5
- •Стандарт 10Base-2
- •14. Технология Token Ring. Маркерный метод доступа к среде передачи данных. Отличие метода доступа для 16 Мбит/с.
- •Маркерный метод доступа к разделяемой среде
- •15. Типы и формат кадров Token Ring. Оборудование и спецификация физического уровня Token Ring.
- •Маркер Кадр маркера состоит из трех полей, каждое длиной в один байт.
- •Физический уровень технологии Token Ring
- •16 Технология Fast Ethernet. Отличия от Ethernet. Полнодуплексный режим работы. Автопереговоры.
- •17 Оборудование и спецификация физического уровня: 100Base-tx, 100Base-t4, 100Base-fx
- •18 Технология fddi. Обеспечение отказоустойчивости. Особенности метода доступа к среде передачи данных fddi. Одиночное и двойное присоединение к сети fddi.
- •19 Сетевое оборудование лвс. Сетевые адаптеры. Дополнительные функции сетевых адаптеров.
- •20 Ограничения сети построенной на общей разделяемой среде. Логическая структуризация сети. Преимущества логической структуризации.
- •Основные недостатки сети на одной разделяемой среде начинают проявляться при превышении некоторого порога количества узлов, подключенных к разделяемой среде
- •21 Мост лвс. Алгоритм работы прозрачного моста. Ограничение сети построенной на мостах и коммутаторах.
- •22 Коммутатор лвс. Структурная схема коммутатора и коммутационной матрицы. Коммутация "на лету" и с полной буферизацией.
- •23 Управление потоком кадров при полнодуплексном режиме работы. Управление потоком кадров при полудуплексном режиме работы.
- •24 Алгоритм построения покрывающего дерева. Характеристики, влияющие на производительность коммутаторов.
- •26 Протокол ip. Заголовок ip пакета. Фрагментация и восстановление.
- •27 Ip адресация. Классы ip адресов. Разбиение ip-сетей на подсети при помощи масок. Реальные и частные ip адреса.
- •28 Протокол arp. Кэш arp. Статические, динамические и Proxy записи arp. Функционирование Proxy-arp. Форматы сообщений arp. Revers arp.
- •29 Протокол icmp. Основные сообщения icmp. Формат icmp сообщений. Случаи когда не порождаются icmp сообщения. Протокол udp. Формат заголовка udp.
- •30 Протокол надежной доставки tcp-сообщений
- •33 Дистанционно-вектрный алгоритм построения таблиц маршрутизации. Проблема счета до бесконечности. Способы ускорения восстановления.
- •34 Протокол маршрутизации rip ip. Форматы сообщений rip ip V.1 и rip ip V.2. Преимущества rip ip V.2. Ограничения rip ip.
- •35 База данных состояния связей. Алгоритм spf построения таблиц маршрутизации. Тупиковые связи.
- •36 Протокол маршрутизации ospf. Определение метрики линии связи. Поддержка множественных маршрутов. Паразитный эффект множественных маршрутов.
- •37 Построение базы данных состояния связей. Протокол Hello. Протокол обмена. Протокол затопления. Типы сообщений ospf.
- •38 Типы сетей в терминах ospf. Уменьшение числа отношений смежности в широковещательной сети. Транзитная сеть (вершина). Выборы главного маршрутизатора. Группы рассылки ospf.
- •39 Разбиение автономной системы на области. Магистральная и периферийные области. Типы маршрутизаторов ospf: внуриобластной, abr, asbr. Распространение информации о внешнеобластных и внешних сетях.
- •40 Полностью изолированная область. Транзитная область. Виртуальная связь. Тупиковая область. Полностью тупиковая область. Типы и формат заголовка ospf сообщений.
- •41 Функционирование nat. Маскарадинг портов. Редакторы nat. Функционирование Proxy. Преимущества Proxy.
- •43 Служба dns. Иерархические доменные имена. Зоны. Полномочные серверы dns. Первичные и вторичные. Серверы кэширования и пересылок.
- •44 Порядок разрешения имен. Рекурсивные и итеративные запросы. Формат и типы записей ресурсов. Делегирование зон. Файлы зон. Файл корневых ссылок. Динамические обновления записей ресурсов.
- •45 Групповая рассылка ip пакетов. Преобразование группового адреса в mac адрес. Функционирование групповой рассылки на хосте и маршрутизаторе. Сеть mBone.
- •46 Протокол igmp. Типы сообщений igmp V.1 и V.2. Ограничители групповой рассылки. Работа интерфейса маршрутизатора в режиме igmp-Proxy.
Возникновение коллизии - ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле и происходит искажение информации.
Возможность четкого распознавания коллизий обусловлена правильным выбором параметров сети, в частности соблюдением соотношения между минимальной длиной кадра и максимально возможным диаметром сети.
Обнаружившая коллизию передающая станция обязана прекратить передачу и сделать паузу в течение короткого случайного интервала времени. Затем она может снова предпринять попытку захвата среды и передачи кадра. Случайная пауза выбирается по следующему алгоритму: Пауза = L х (интервал отсрочки), где интервал отсрочки равен 512 бит, L представляет собой целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона [0, 2N], где N — номер повторной попытки передачи данного кадра. Если 16 последовательных попыток передачи кадра вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр.
В
Время двойного оборота и распознавание коллизий
Распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-то передающая станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных ею передан верно, то кадр данных будет утерян. Из-за наложения сигналов при коллизии информация кадра исказится, и он будет отбракован принимающей станцией. Скорее всего, искаженная информация будет повторно передана каким-либо протоколом верхнего уровня, например транспортным или прикладным, работающим с установлением соединения. Но повторная передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет через значительно длительный интервал времени. Если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети , то это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.
Для надежного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение: Tmin>=PVD, где Tmin — время передачи кадра минимальной длины, a PDV — время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. В худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удаленными друг от друга станциями сети (в одну сторону проходит неискаженный сигнал, а на обратном пути распространяется уже искаженный коллизией сигнал), то это время называется временем двойного оборота. При выполнении этого условия передающая станция должна успевать обнаружить коллизию, которую вызвал переданный ее кадр, до того, как она закончит передачу этого кадра.
Очевидно, что выполнение этого условия зависит от длины минимального кадра и пропускной способности сети и от длины кабельной системы сети и скорости распространения сигнала в кабеле.
Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались. Тщательно подобрано соотношение между минимальной длиной кадра и максимально возможным расстоянием между станциями сети, которое обеспечивает надежное распознавание коллизий - максимальным диаметром сети.
11. Параметры уровня MAC Ethernet: бит, скорость, интервал отсрочки, межкадровый интервал, диапазон случайной паузы, число попыток передачи, длина кадра минимальной и максимальной длины, длина преамбулы. Максимальная производительность сети Ethernet: минимальной и максимальной длины.
Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети.
Битовая скорость |
10 Мбит/с |
Интервал отсрочки |
512 битовых интервала |
Межкадровый интервал (IPG) |
9,6 мкс |
Максимальное число попыток передачи |
16 |
Максимальное число возрастания диапазона паузы |
10 |
Длина jam-последовательности |
32 бита |
Максимальная длина кадра (без преамбулы) |
1518 байт |
Минимальная длина кадра (без преамбулы) |
64 байт (512 бит) |
Длина преамбулы |
64 бит |
Минимальная длина случайной паузы после коллизии |
0 битовых интервалов |
Максимальная длина случайной паузы после коллизии |
524000 битовых интервала |
Максимальное расстояние между станциями сети |
2500м |
Максимальное число станций в сети |
1024 |
Максимальная производительность сети Ethernet
Количество обрабатываемых кадров Ethernet в секунду - основная характеристика производительности мостов/коммутаторов и маршрутизаторов. В свою очередь, интересно знать чистую максимальную пропускную способность сегмента Ethernet в кадрах в секунду в идеальном случае, когда в сети нет коллизий и нет дополнительных задержек, вносимых мостами и маршрутизаторами. Такой показатель помогает оценить требования к производительности коммуникационных устройств, так как в каждый порт устройства не может поступать больше кадров в единицу времени, чем позволяет это сделать соответствующий протокол.
Для коммуникационного оборудования наиболее тяжелым режимом является обработка кадров минимальной длины. Это объясняется тем, что на обработку каждого кадра мост, коммутатор или маршрутизатор тратит примерно одно и то же время, связанное с просмотром таблицы продвижения пакета, формированием нового кадра (для маршрутизатора) и т. п. А количество кадров минимальной длины, поступающих на устройство в единицу времени, естественно больше, чем кадров любой другой длины. Другая характеристика производительности коммуникационного оборудования — бит в секунду — используется реже, так как она не говорит о том, какого размера кадры при этом обрабатывало устройство, а на кадрах максимального размера достичь высокой производительности, измеряемой в битах в секунду гораздо легче.
При указании пропускной способности сетей термины кадр и пакет обычно используются как синонимы. Соответственно, аналогичными являются и единицы измерения производительности frames-per-second, fps и packets-per-second, pps.
Естественно, что наличие в сегменте нескольких узлов снижает эту величину за счет ожидания доступа к среде, а также за счет коллизий, приводящих к необходимости повторной передачи кадров.
Кадры максимальной длины технологии Ethernet имеют поле длины 1500 байт, что вместе со служебной информацией дает 1518 байт, а с преамбулой составляет 1526 байт или 12 208 бит. Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров максимальной длины составляет 813 кадр/с. Очевидно, что при работе с большими кадрами нагрузка на мосты, коммутаторы и маршрутизаторы довольно ощутимо снижается.
Теперь рассчитаем, какой максимальной полезной пропускной способностью в бит в секунду обладают сегменты Ethernet при использовании кадров разного размера.
Под полезной пропускной способностью протокола понимается скорость передачи пользовательских данных, которые переносятся полем данных кадра. Эта пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости протокола Ethernet за счет нескольких факторов: служебной информации кадра, межкадровых интервалов (IPG), ожидания доступа к среде.
Для кадров минимальной длины полезная пропускная способность равна: Сп =14880 х 46 х 8 = 5,48 Мбит/с.
Это намного меньше 10 Мбит/с, но следует учесть, что кадры минимальной длины используются в основном для передачи квитанций, так что к передаче собственно данных файлов эта скорость отношения не имеет.
Для кадров максимальной длины полезная пропускная способность равна: Сп = 813 х 1500 х 8 = 9,76 Мбит/с,
что весьма близко к номинальной скорости протокола.
Еще раз подчеркнем, что такой скорости можно достигнуть только в том случае, когда двум взаимодействующим узлам в сети Ethernet другие узлы не мешают, что бывает крайне редко.
При отсутствии коллизий и ожидания доступа коэффициент использования сети зависит от размера поля данных кадра и имеет максимальное значение 0,976 при передаче кадров максимальной длины.