5. Протоколы канального уровня. Методы доступа к сети.

Он обеспечивает пересылку пакетов между узлами сети. Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передач. Другой задачей канального уровня является обеспечение процессов обнаружения ошибок и их коррекции за счет повторной передачи поврежденных пакетов. Канальный уровень обеспечивает доставку пакета между любыми двумя узлами локальной сети, но делает это только в сети с вполне определенной топологией, а именно с той топологией, для которой он был разработан. Функции этого уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

Методы передачи данных на канальном уровне

Передача данных на канальном уровне осуществляется по следующей технологии: перед посылкой данных в сеть, передающая станция разбивает эти данные на небольшие блоки, называемые пакетами. На станции получатели эти пакеты накапливаются и выстаиваются в порядке для восстановления первоначального вида данных. Несмотря на то, что для каждого коммутационного протокола существует свой формат пакета, тем не менее, в составе любого пакета должна присутствовать информация:

а) данные (информация, предназначенная для передачи по сети).

б) адрес, указывающий место названия пакета.

Каждый узел сети имеет свой адрес, причем, каждый адрес имеет приложение. Это адрес приложения, необходим для того, чтобы идентифицировать какому приложению принадлежит пакет.

в) Управляющие коды, которые характеризуют размер и тип пакета, кроме того, управляющие коды включают в себя также и коды проверки системы и иную информацию. При передаче данных необходимо контролировать ошибки и в случае их обнаружения их корректировать. Все методы обнаружения ошибок в пакетах основаны на передаче в составе управляющих кодов определенной информации, позволяющая судить о степени достоверности полученных данных. Эту служебную информацию принято называть контрольной суммой.

Контрольная сумма вычисляется как функция от основной функции. Принимающая сторона повторно вычисляет контрольную сумму пакета по соответствующему алгоритму и в случае ее совпадения с контрольной суммой переданной передатчиком, делает вывод, что передаточные данные корректны. Если же осуществляется пересылка пакетов.

6. Базовые технологии лвс. Протоколы лвс.

Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов достаточный для построения вычислительной сети.

В настоящее время насчитывается более 200 информационных сетей, однако наиболее известными из них являются не более 10.

Параметры	Ethernet	Token Ring	Arcnet	FDDI
Топология	«Шина»	«Звезда-кольцо»	«Звезда», «шина»	«Кольцо»
Скорость передачи	10-100 Мбит/с	4-16 Мбит/с	2,5 Мбит/с	100 Мбит/с
Количество абонентов	До 1024	До 255	До 255	До 1000
Среда передачи	Коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель		Коаксиальный кабель, витая пара	Оптоволоконный кабель
Максимальная протяженность	2,5 (6,5) км	300м	6 км	22 км
Максимальное расстояние между абонентами	1 км	90м	600м	2 км
Метод доступа	CSMA\CD. Метод множеств, доступ с контролем несущей и обнаруженной коллизии	маркер

Технология Ethernet наиболее распространена в ЛВС

На базе проекта сети Ethernet разрабатывается оборудование для ЛВС рядом фирм. В настоящее время унифицировано несколько вариантов сети Ethernet, различающихся топологией и особенностями физической среды передачи данных.

1. Вариант Thick Ethernet (шина "с толстым" кабелем); принятое обозначение варианта 10Base-5, где первый элемент "10" характеризует скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с, последний элемент "5" - максимальную длину сегмента (в сотнях метров), т.е. 500 м; другие параметры: максимальное число сегментов 5; максимальное число узлов на одном сегменте 100; минимальное расстояние между узлами 2,5 м.

2. Вариант Thin Ethernet (шина "с тонким" кабелем, cheapernet); принятое обозначение 10Base-2: максимальное число сегментов 5; максимальная длина сегмента 185 м; максимальное число узлов на одном сегменте 30; минимальное расстояние между узлами 0,5 м; скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с.

3. Вариант Fiber Optic Ethernet (шина на основе оптоволоконного кабеля), обозначение 10Base-F; применяется для соединений "точка-точка", например, для соединения двух конкретных распределителей в кабельной сети. Максимальные длины - в пределах 2...4 км. Цена приблизительно такая же, как и медного кабеля, но меньше габариты и масса, полная гальваническая развязка.

Сеть Token Ring. Из кольцевых ЛВС наиболее распространены сети с передачей маркера по кольцу и среди них: 1) ЛВС типа Token Ring (сеть с таким названием была разработана фирмой IBM и послужила основой для стандарта IEEE 802 /5); 2) сети FDDI (Fiber Distributed Data Interface) на основе ВОЛС.

Типичная реализация сети Token Ring характеризуется следующими данными: максимальное число станций 96; максимальное число концентраторов 12; максимальная длина замыкающего кабеля 120 м; максимальная длина кабеля между двумя концентраторами или между концентратором и станцией 45 м; два варианта скорости передачи данных по линии 4 или 16 Мбит/с.

Функционирование сети заключается в следующем. По сети циркулирует маркер, имеющий структуру:

<ограничитель-Р-Т-М-R-ограничитель>.

Если Т = 0, то маркер свободен. Тогда если он проходит мимо станции, имеющей данные для передачи, и приоритет станции не ниже значения, записанного в Р, то станция преобразует маркер в информационный кадр: устанавливает Т = 1 и записывает между R и конечным ограничителем адрес получателя, данные и другие сведения в соответствии с принятой структурой кадра. Информационный кадр проходит по кольцу, при этом: 1) каждая станция, готовая к передаче, записывает значение своего приоритета в R, если ее приоритет выше уже записанного в R значения; 2) станция-получатель, распознав свой адрес, считывает данные и отмечает в конце кадра (в бите "статус кадра") факт приема данных.

Сеть Token Ring рассчитана на меньшие предельные расстояния и число станций, чем Ethernet, но лучше приспособлена к повышенным нагрузкам.

Сеть Arcnet. Это сеть звездной топологии, с эстафетной передачей полномочий, пакеты могут включать до 516 байт, скорость 2,5 Мбит/с, максимальное число узлов 255. Несмотря на надежность и удобство установки и эксплуатации, сеть применяется все реже из-за малого размера адреса (недостаточной для современных систем распределенных вычислений) и сравнительно невысокой скорости (передача полномочий происходит только после того, как закончена передача пакета по установленному соединению).

Сеть FDDI. Скорость 10 Мбит/с недостаточна для многих современных применений сетей. Поэтому разрабатываются технологии и конкретные реализации высокоскоростных ЛВС.

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - ЛВС кольцевой структуры, использующая ВОЛС и специфический вариант маркерного метода доступа.

В основном варианте сети применено двойное кольцо на ВОЛС. Обеспечивается информационная скорость 100 Мбит/с. Расстояние между крайними узлами до 200 км, между соседними станциями - не более 2 км. Максимальное число узлов 500. В ВОЛС используются волны длиной 1300 нм.

Два кольца ВОЛС используются одновременно. Станции можно подключать к одному из колец или к обоим сразу. В FDDI используются оригинальные код и метод доступа. Применяется код типа NRZ (без возвращения к нулю), в котором изменение полярности в очередном такте времени воспринимается как 1, отсутствие изменения полярности как 0. Чтобы код был самосинхронизирующимся, после каждых четырех битов передатчик вырабатывает синхронизирующий перепад.

В соответствии с методом FDDI по кольцу циркулирует пакет, состоящий из маркера и информационных кадров. Любая станция, готовая к передаче, распознав проходящий через нее пакет, вписывает свой кадр в конец пакета. Она же ликвидирует его после того, как кадр вернется к ней после оборота по кольцу и при условии, что он был воспринят получателем.

7. Системы передачи данных по каналам связи, их характеристики.

При передаче данных возникает также необходимость в обеспечении согласованной работы передающих и принимающих станций, т.е. возникает необходимость решить задачи, синхронизирующей их работы. Если эта задача в канале связи не будет решена, то своевременная передача и прием данных в данной системе будет трудно обеспеченным.

В зависимости от способа решения проблемы синхронизации различают синхронную и асинхронную передачу, а также передачу с автоподстройкой

1) Синхронная передача.

Системы, реализующие синхронный метод передачи отличаются наличием дополнительной линии связи, т.е. кроме основной линии связи, по которой передаются данные, используется еще одна дополнительная линия, служащая для передачи синхронизирующих импульсов. В этих системах выдача бытовых данных передающей станции в связи и выборки данных, принимающей станции производится в моменты появления синхронизирующих импульсов. При такой организации связи, синхронизация приема передающих устройств осуществляется достаточно надежно, однако, неизбежно увеличение стоимости за счет необходимости организации дополнительной связи.

2) Асинхронный тип передачи.

В системах с таким режимом работы не требуется использования дополнительной линии связи. В этом случае передача данных осуществляется необходимыми блоками, фиксированной длиной (байтами). Синхронизация принимающей станции обеспечивается тем, что перед каждым передаваемым байтом посылается дополнительный байт (старт бит). А после каждого переданного байта передается еще один дополнительный бит (стоп бит).

Данный метод синхронизации целесообразен только в системах с низкими ростами передач.

3) СПД с автоподстройкой.

Передача данных в этих системах также не требует дополнительной линии связи, но применяется в современных высокоскоростных СПД.

В этих системах синхронизация достигается за счет использования само синхронизирующих кодов. В этом случае кодирование передаваемых данных заключается в том, чтобы обеспечить регулярные и частные изменения уровней сигналов. Каждый переход уровня сигнала от высокого к низкому или наоборот используется для подстройки приемника. Чем чаще осуществляются переходы с уровня на уровень, тем надежнее происходит синхронизация приемника и более уверенно осуществляется идентификация принимаемых байтов.

Наиболее распространенными в системах СПД с автоподстройкой является следующие само синхронизирующие коды: потенциальный код без возвращения к нулю, потенциальный код с возвращением к нулю, манчестерский код.