Тема: Реалізації контрольного рівня.
Мережі Ethernet Fast-Ethernet
Ethernet це мережевий стандарт розроблений на базі експерименту. Мережі створені фірмою Xerox 1975р. фірма як Digital Equipment Іnter, Xerox.
Розроблений стандарт Ethernet – v.2 (DIX) побудований на основі коаксіального кабеля. На основі цього стандарту було розроблено стандарт ІЕЕЕ 802,3 не зважаючи на деякі відмінності зокрема в форматі кадрів та структурі канальних рівнів. Ці стандарти майже ідентичні у всіх мережах Ethernet використовується колективний метод доступу до середовища. Фізичні спеціальні технології Ethernet вимагають наступного середовища передачі даних 10 Base – S це тип фізичного каналу бувають (Base або Broad) це є коаксіальний кабель (тонкий 0,5д. ) максимальна довжина сегменту складає 500м. без підсилюючих пристроїв.
1. Прийомопередавач (Transmitter).
2. Terminator (посилює сигнал).
3. Mережевий адаптер.
4. AUI – кабель (Attachment Unit Interface).
5. Коаксіал.
6. Блок повторення.
7. Повторювач.
Трансівер – це частина мережевого адаптера яка виконує наступні функції.
Прийом та передача даних з і на кабель.
Визначення колізій на кабель.
Електрична розв’язка між кабелями та рештою мережевого адаптера
Захист кабелю від не коректної роботи адаптеру (Jabber Control).
Переваги стандарту 10 BASE 5
Хороша захищеність кабелю від зовнішніх перешкод
Порівняно велика відстань між вузлами (600м).
Можливість легкого переміщення робочої станції в межах кабелю AUI.
Недоліки:
Висока вартість кабелю.
Складність в експлуатації через жорсткість кабелю.
При пошкодженні кабелю або поганому з’єднанню перестає працювати вся мережа.
Стандарт 10 BASE:
Тут використовується тонкий коаксіал (0.25 д) максимальна довжина (185м) кількість робочих станцій 30. Під’єднання робочих станцій до кабелю здійснюється за допомогою Т-конектора.
Стандарт 10 BASE – T:
Прийнято в 1991р. як доповнення до існуючого стандарту (Eth. IEEE 802.3) із назвою IEEE 802.3І в якості середовища передачі даних використовується не екранована вита пара UTP, з’єднання здійснюється за допомогою технології: точка-точка, і з спеціальним пристроєм багато портовим повторювачем.
Повторювач – це активний пристрій фізичного рівня основне завдання якого прийняти сигнал на вхідні порти, регенерувати його, синхронізувати підсилити та передати на вихідний порт. Багато-портовий повторювач або комутатор працює за тією ж схемою але передає сигнал на всі порти крім того на який цей сигнал було прийнято. Таким чином утворюється роздільне середовище передачі даних – моно канал.
Можливе ієрархічне з’єднання концентратора у деревовидну структуру для забезпечення синхронізації робочих станцій та спеціального розпізнавання колізій в кожному сегменті. Існує обмеження (на кількість робочих станцій та сигнал між ними). Для мережі Ethernet це обмеження носить назву правило 4-х Хабів. Воно стверджує що будь-які 2 станції мережі Ethernet повинні бути розділені не більше ніж 4-ма концентраторами. При використанні концентраторів пропускна здатність мережі ділиться на кількість користувачів. Найбільшою перевагою 10 BASE-T над коаксіалом Ethernet є те що при пошкодженні одного із сегментів який під’єднує робочу станцію до концентратора його можна просто відключити, зберігаючи при цьому здатність іншої частини мережі працювати.
Недоліки: значні витрати пов’язані з необхідністю прокладки окремого фізичного каналу до нашої робочої станції.
Стандарт 10 BASE-F
Використовується в якості середовища передачі даних (оптоволокно). Функціональна мережа цього стандарту будується так само як і 10 BASE-T тобто на основі концентратора мережевого адаптера та відрізків кабелю як їх з’єднують. При цьому використовуються 2-жили (провідника). Існує декілька видів стандарту 10 BASE-F:
FOIRL – (Fiber Optic Inter Repeater Link).
Він гарантує довжину оптоволоконних зв’язків між повторювачами до 1км. при загальній довжині мережі.
10 BASE FL. Призначений для з’єднання кінцевих вузлів з концентраторами та та допускає довжину сегменту до 2км. та діаметр мережі 2,5 км.
10 BASE-FB - призначений для магістрального з’єднання повторювачів (тільки між концентраторами). Дозволяє мати в мережі до 5 повторювачів про довжині сегменту 2км. та діаметрі мережі 2740 метрів.
Зростання кількості інформації що передалася мережами Ethernet вимагала більш швидкісних стандартів і в середині 90-х рр. з’явилися специфікації які дозволяли описати передачу інформації на швидкості 100Мбіт/сек.
100 BASE-X описує передачу інформації через не екрановану виту пару 5 категорії (100 BASE-TX) або багато-модове опто-волокно 100 BASE-EX дані стандарти підтримують як напів дуплексний так і повно дуплексний режим роботи, це залежить тільки від концентруючого пристрою.
Зараз для мереж Fast Ethernet найчастіше використовуються 100 BASE-TX та 100 BASE-FX. За фізичними обмеженнями вони не відрізняються від 10 BASE-T , але 100 BASE-X володіє значним обмеженням на довжину сегменту порівняно з іншими оптоволоконними стандартами (=280м).
Специфікації 100 BASE-T4:
Дозволяє передавати інформацію на швидкості 100Мбіт/сек. використовуючи не екрановану виту пару 3, 4, 5 категорії (із використанням всіх 4-х пар проводів 2-ві з них використовуються для напів дуплексної передачі а 2-ві інші для симплексної передачі та визначення колізій).
Специфікації 100 BASE-T2:
Використовує не екрановану виту пару 3 категорії і вище, обмін інформації лише через 2 пари, підтримується напів і повно дуплексний передачі інформації.
Гігабітний Ethernet – це технологія яка дозволяє передавати інформацію на швидкості 1Гб/сек. через не екрановану виту пару, екрановану виту пару або оптоволокно.
1000BASE-T – забезпечує повно дуплексний режим роботи через 4 пари UTP 5 категорії або краще.
Специфікація 1000 BASE-X
Має 3 версії які підтримують повно дуплексну передачу даних на швидкості 1250Мбіт/сек. через: (1) 1000 BASE-CX 2-х парна екранована вита пара з хвильовим опором 150 Ом. (2) 1000 BASE-SX – багатоходове оптоволокно із довжиною хвилі до 850 нано метрів. (3)1000 BASE-LX – багатоходове оптоволокно із довжиною хвилі до 1300 нм.
Пристрої канального рівня МАС – адресація.
Для забезпечення ефекту передачі даних у протоколах блок даних канального рівня (кадр) необхідно включати адресу відправника і отримувача. Адресація на канальному рівні здійснюється за допомогою так званих МАС (фізичні, апаратні, плоскі, burned ) адрес. МАС – адреса присвоюється кожному мережевому адаптеру або порту мереж пристрою на заваді виробника (в загальному ця адреса є жостко запрограмованою і не може бути змінена простим програмним чином).
МАС – адреса складається із 48 біт, які записуються 12-ма шістнадцятковими символами.
F2-A3-CA-AA-FF-AA-CC-……………………
Перші 24 біти унікальним чином ідентифікують виробника мережевого пристрою, 2-га частина МАС-адреси видається виробником кожного мережевого пристрою. Не повинно існувати в світі 2-х однакових МАС-адрес. Широкомовна МАС-адреса має вигляд
FF-FF-FF-FF-FF-FF і містить у всіх 48 бітах одиницю вона присвоюється окремому фізичному пристрою, а використовується для передачі широкомовних повідомлень (повідомлень що призначені для всіх вузлів даної мережі). Така адреса може стояти в полі адреси отримувача кадру, але ніколи в полі адреси відправника.
Домен колізій – це така частина мережі в якій колізія буде розпізнана не залежно від місця її виникнення.
Широкомовний домен – це сукупність всіх вузлів в мережі, які обмінюються широкомовними повідомленнями. У не сегментованій мережі домен колізій та широкомовний домен співпадають між собою.
Сегментація – це зменшення розміру широкомовного та домену колізій з допомогою проміжних пристроїв. Сегментація є фізична і логічна:
Фізична – передбачає в мережі пристрою який зменшує розміри доменна колізій. Таким чином фізичний сегмент – це один окремо взятий домен колізій.
Логічна – передбачає наявність у мережі пристрою який зменшує розміри широкомовного домену. Отже логічний сегмент – один окремо взятий широкомовний домен. 1 логічний сегмент може включати в себе кілька фізичних сегментів. Пристрої фізичного рівня повторювачі та концентратори не аналізують вхідний трафік та не фільтрують його а отже не сегментують мережу. Фізична сегментація здійснюється пристроєм канального рівня: мости (bridge), свічі(switch).
Це є не сегментована мережа. Дана мережа є низько ефективною у зв’язку з тим що навіть трафік який є локальним передається по всій мережі.
Міст здійснює фільтрацію трафіку на основі таблиці комутації (маршрутизації) яка кожному порту моста ставить у відповідність МАС-адресу які під’єднані до цього порта. У початковий момент часу міст аналізує вхідні кадри, але повідомлення переправляє широкомовно. По-мірі заповнення таблиці комутації трафік перенаправляється в інший сегмент лише тоді коли це справді необхідно, а локальний трафік захищається локальним.
У початковий момент часу робота комутатора ідентична. Після цього повідомлення яке поступає на вхід комутатора направляється саме на той порт на який потрібно. При цьому створюється так звані віртуальні зв’язки якщо до кожного порта під’єднати один вузол то у процесі обміну інформації складається враження що вузли з’єднані на пряму. Процес створення віртуальних зв’язків у комутаторі називається мікро-сегментацією. Кожен вузол який під’єднується до одного порта комутатора отримує повну пропускну здатність мережі якщо підтримується робота в повно дуплексному режимі, то пропускна здатність мережі подвоюється. Кожен порт комутатора являє собою окремий домен колізії. Таким чином комутатори в мережах зменшують розміри доменів колізії, але збільшують кількість.
Ні мости ні комутатори не фільтрують широкомовні повідомлення, а отже не здійснюють логічної сегментації. Дана функція здійснюється пристроєм мережі рівня.