Выполнение работы

Лабораторная работа представлена в виде презентации, состоящей из 14 слайдов. На двух первых слайдах презентации представлена краткая аннотация о модели OSI. Слайды №3-9 содержат информацию о семи уровнях модели OSI:

1. №3 – прикладной уровень;

2. №4 – представительный уровень;

3. №5 – сеансовый уровень;

4. №6 – транспортный уровень;

5. №7 – сетевой уровень;

6. №8 – канальный уровень;

7. №9 – физический уровень.

На слайдах №10-№12 поясняется механизм передачи данных в соответствии с моделью OSI. Слайды сопровождаются видеороликами, для просмотра которых необходимо подвести указатель мыши к области просмотра и нажать левую кнопку мыши. Слайд №13 представляет сведения о модели IEEE Project 802.

Задание для самостоятельной работы

Контрольные вопросы

Лабораторная работа № 5

Передача данных по кабелю. Основные методы доступа

Цель работы

• Научиться идентифицировать метод доступа.

• Усвоить основные особенности методов доступа CSMA/CD, CSMA/CA, с передачей маркера, по приоритету запроса.

Теоретическая часть

Обычно несколько компьютеров в сети имеют совместный доступ к кабелю. Одна­ко если два компьютера попытаются передавать данные одновременно, их пакеты «столкнутся» и будут испорчены — возникнет так называемая коллизия. Передача данных по сети (между пользователями или от сервера к клиенту) вклю­чает две задачи:

• поместить данные в кабель без «столкновения» с данными, уже передаваемыми по нему;

• принять данные с достаточной степенью уверенности в том, что при передаче они не были повреждены в результате коллизии.

Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе произойдет сбой сети, когда отдельные компьютеры, чьи методы будут доминировать, не позволят остальным осуществить передачу. Метод доступа — набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправ­лять и принимать данные по сетевому кабелю. Методы доступа служат для предотвращения одновременного доступа к кабелю нескольких компьютеров, упорядочивая передачу и прием данных по сети, и гарантируют, что в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные. Существует три основных метода доступа к среде передачи.

• Множественный доступ с контролем несущей:

  1. с обнаружением коллизий;

  2. с предотвращением коллизий.

• Доступ с передачей маркера.

• Доступ по приоритету запроса.

При множественном доступе с контролем несущей и обнаружением коллизий (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA/CD) все компьютеры в сети — и клиенты, и серверы — «прослушивают» кабель, стремясь обнаружить передаваемые данные (т.е. трафик).

Если два (или более) компьютера попытаются передавать данные одновременно, это приведет к коллизии. Тогда эти компьютеры приостанавливают передачу на случайный интервал времени, а затем вновь стараются «наладить» связь. В то же время способность обнаруживать коллизии ограничивает область дей­ствия самого CSMA/CD. При длине кабеля свыше 2,5 км сигнал ослабе­вает, и механизм обнаружения коллизий становится неэффективен. CSMA/CD известен как состязательный метод. Сетевые компьютеры «со­стязаются» (конкурируют) между собой за право передавать данные. После каждой коллизии обоим компьютерам приходится возобновлять передачу. Если сеть предельно загружена, повторные попытки опять могут привести к колли­зиям, но уже с другими компьютерами. Сеть с методом доступа CSMA/CD, обслуживающая многих пользователей, кото­рые работают с несколькими системами управления базами данных (критическое чис­ло пользователей зависит от аппаратных компонентов, кабельной системы и сетевого программного обеспечения), может практически «зависнуть» из-за чрезмерного сете­вого трафика.

Используя множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA), каждый компьютер перед передачей данных в сеть сигнализирует о своем намерении, поэтому остальные компьютеры узнают о готовящейся передаче и могут избежать коллизий. Однако широковещательное оповещение увеличивает общий трафик сети и уменьшает ее пропускную способность. Отсюда — CSMA/CA работает медленнее, чем CSMA/CD.

Суть доступа с передачей маркера заключается в следующем: пакет особого типа, маркер (token), циркулирует по кольцу от компьютера к компьютеру. Чтобы послать данные в сеть, любой из компьютеров сначала должен дождаться прихода свободного маркера и захватить его. Когда какой-либо компьютер «наполнит» маркер своей информацией и пошлет его по сетевому кабелю, другие компьютеры уже не смогут передавать данные. Так как в каждый момент времени только один компьютер будет использовать маркер, в сети не возникнет ни состязания, ни коллизий, ни временных задержек.

Доступ по приоритету запроса (demand priority) — метод досту­па, разработанный для сети со скоростью передачи данных 100 Мбит/с — 100VG-AnyLAN. Он стандартизован IEEE в категории 802.12. Этот метод доступа учитывает своеобразную конфигурацию сетей 100VG-AnyLAN: они строятся только из концентраторов и оконечных узлов. Концентраторы управляют доступом к кабелю, последовательно опрашивая каждый узел в сети и выявляя запросы на передачу. Концентратор должен знать все адреса связи и узлы и проверять их работо­способность. Оконечным узлом, в соответствии с определением 100VG-AnyLAN, может быть компьютер, мост, маршрутизатор или коммутатор. При доступе по приоритету запроса, как и при CSMA/CD, два компьютера могут конкурировать за право передать данные. Однако только последний метод реализует схему, по которой определенные типы данных (если возникло состязание) имеют соответствующий приоритет. Получив одновременно два запроса, концентратор вначале отдаст предпочтение запросу с более высоким приоритетом. Если запросы имеют одинаковый приоритет, они будут выполнены в произвольном порядке.

В сетях с использованием доступа по приоритету запроса каждый компьютер может одновременно передавать и принимать данные, поскольку для этих сетей разработана специальная схема кабеля. В них применяется восьмипроводной кабель, по каждой паре проводов сигналы передаются с частотой 25 МГц.

В сетях, где реализован доступ по приоритету запроса, связь устанавливается только между компьютером-отправителем, концентратором и компьютером-получателем; такой вариант более эффективен, чем CSMA/CD, где передача ведется для всей сети.

К преимуществам метода доступа по приоритету запроса (в сравнении с CSMA/CD) относятся:

• Использование четырех пар проводов.

• Передача через концентратор.

• При доступе по приоритету запроса связь осуществляется только между компьютером-отправителем, концентратором и компьютером-получателем.

• Передачей данных централизованно управляет концентратор, причем он вещает на один компьютер, а не на всю сеть.