ЛЕКЦИЯ №06

Тема: Технологии ЛВС.

по дисциплине Информационные системы и сети

специальность 230700, 351100

УЧЕБНАЯ ЦЕЛЬ:

Знать:

• Назначение классификацию характеристику методов доступа;

• .

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Методы доступа.

2. Технология сети Ethernet.

3. Технология сети Token Ring .

4.НАЗНАЧЕНИЕ ПЛАТЫ СЕТЕВОГО АДАПТЕРА.

ЛИТЕРАТУРА:

Основная:

1. Ларионов А.М. и др. «Вычислительные комплексы, системы и сети». Л.: Энергоатомиздат, 1987

2. Малышев В.Н. «Передача и обработка информации в АСУ ВМФ». С.-Пб.: ВМА, 1994. Дополнительная:

1. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Локальные сети. – М.: Эком, 2001, с. 55…72.

2. Нанс Б. «Компьютерные сети». М.: Бином, 1995;

3. Шатт С. «Мир компьютерных сетей». Киев: BHV, 1996

4. Гусева А.И. «Технология межсетевых взаимодействий». М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997

Введение.

Информация по сетям может передаваться в больших объемах, причем между несколькими абонентами одновременно. В тоже время, по одной линии связи могут связаться только два абонента, и передача больших объемов потребует большого времени передачи, в течение которого другие абоненты вынуждены ожидать очередь на связь. Поэтому информация в сетях передается отдельными порциями, которые называются пакетами, или кадрами, или блоками. Они позволяют организовать последовательную передачу информации по одной линии связи между разными абонентами, т.е. разделить сеть во времени между всеми абонентами.

1. Методы доступа. Структура и функции пакета.

Передача по сети больших объемов информации вызывает монопольный захват сети связывающимися абонентами, т.е. замедление в ее работе по двум причинам: - возрастает время, в течение которого все другие абоненты вынуждены ждать окончания передачи; - возрастает вероятность ошибок при передаче, что приводит к повторной передаче информации, причем ошибки могут повторяться и в следующих передачах. Чтобы уравнять в правах всех абонентов на право доступа и их время доступа к сети, чтобы увеличить интегральную скорость передачи по сети, информация в сетях передается отдельными порциями, которые называются пакетами, или кадрами, или блоками.

С другой стороны, пакеты не должны быть маленькими. Действительно, при передаче, каждый пакет снабжается дополнительной служебной информацией и при малых пакетах ее доля в пакете будет непозволительно высокой, что приведет к снижению средней (интегральной) скорости обмена.

Существует некоторая оптимальная длина пакета, при которой средняя скорость обмена будет максимальной. Эта величина не является неизменной и зависит от типа сети, уровня помех, метода управления обменом, количества абонентов в сети, от характера передаваемой информации и других факторов и обычно составляет от нескольких десятков байт до нескольких Кбайт.(4Кбайт)

Структура пакета зависит в первую очередь от протокола обмена информацией, а также от аппаратурных особенностей сети, топологии сети, типа среды передачи информации. Строго говоря, в каждой сети структура пакета индивидуальна, но существуют некоторые общие принципы формирования пакета по любым сетям. Чаще всего пакет делят на три части (поля): заголовок, данные, трейлер, которые в свою очередь тоже разделяются на части.

Стартовая комбинация

Адрес приемника

Адрес передатчика

Служебная информация

Данные

Контрольная сумма

Стоповая комбинация

заголовок трейлер

Стартовая комбинация или преамбула, для настройки аппаратуры принимающего абонента. Это поле может отсутствовать, или сводится к одному стартовому биту.

Сетевой адрес (индетификатор) принимающего абонента это индивидуальный или групповой номер абонента в сети, позволяет приемнику распознать пакет, адресованный ему лично, или группе, в которую он входит, или всем абонентам.

Сетевой адрес (индетификатор) передающего абонента, этот номер информирует, откуда пришел пакет, поскольку одному абоненту могут приходить одновременно пакеты от разных передатчиков.

Служебная информация указывает тип пакета, его размер, формат, маршрут, что с пакетом нужно сделать и т.п.

Данные – та информация, ради которой передается пакет. Пакет, содержащий поле данных называют информационным. Пакет, не имеющий поля данных, называется управляющим, его можно рассматривать как сетевую команду. Используются для определения начала (конца) сеанса связи, запроса на передачу, подтверждения передачи и т.п.

Контрольная сумма пакета, это числовой код, который формируется передатчиком из всех битов пакета по определенным правилам. Приемник, приняв пакет, повторяет эти вычисления и сравнивает полученный результат с контрольной суммой. Если они совпадают, то считается, что пакет принят без ошибок, иначе приемник запрашивает его повторную передачу. Часто используются избыточные циклические коды (Cyclical Redundancy Check, CRC).

Стоповая комбинация, для обозначения конца передачи и перевода аппаратуры приемника из состояния приема. Это поле отсутствует в самосинхронизирующихся кодах, которые позволяют определить факт передачи.

При реальном обмене по сети используются многоуровневые пакеты, когда один пакет вкладывается в поле данных другого пакета. В этом случае вложенный пакет, применительно для сети Ethernet, называют кадром, а в преамбулу пакета дополнительно входит признак начала кадра. Уровней вложения может быть несколько, например для трех.

Заголовок кадра 1 уровня

Данные кадра 1 уровня

Заголовок кадра 2 уровня

Данные кадра 2 уровня

Заголовок кадра 3 уровня

Данные кадра 3 уровня

Трейлер кадра 3 уровня

Данные кадра 2 уровня

Трейлер кадра 2 уровня

Данные кадра 1 уровня

Трейлер кадра 1 уровня

При этом в пакете возрастает доля управляющей информации и снижается эффективная скорость передачи данных.

Обмен информационными и управляющими пакетами происходит по правилам, которые устанавливаются протоколами. Пример простейшего протокола.

В ремя

Пакеты формируются путем последовательного добавления к данным управляющей информации на каждом уровне модели OSI, начиная с верхнего, а расшифровываются в обратном порядке. Т.о. информация, добавленная, например, на Канальном уровне компьютера-отправителя, будет прочитана Канальным уровнем компьютера-получателя.

Адресация пакетов. Каждый абонент (узел) сети, а точнее их сетевые адаптеры, имеет свой уникальный адрес (индетификатор, МАС-адрес). Существует два способа присвоения адресов.

При первом способе, адреса присваиваются программно или путем переключения джамперов на плате сетевого адаптера. Количество разрядов адреса n определяется из уравнения 2ⁿ  N, где N –максимальное количество абонентов в сети. Один адрес, обычно состоящий из всех единиц, используется для адресации всем абонентам сети. Достоинства: - простота и малый объем служебной информации в пакете; - простота адаптера. Недостаток: - при большом количестве абонентов, трудоемкость задания адресов, что может привести к повторению адресов. Используется в сети Arcnet.

При втором способе, адреса присваиваются производителем сетевых адаптеров, в процессе изготовления. Он предложен институтом IEEE и используется в большинстве сетей. Чтобы исключить повторения адресов был выбран 48-разрядный адрес, что соответствует примерно 280 триллионам различных адресов. Структура 48-битного стандартного адреса:

1 бит 1 бит 22 бита 24 бита

(46 бит)

• Младшие 24 разряда называются организационно уникальный адрес (OUA, Organizationally Unique Address), их присваивает производитель

• Следующие 22 разряда называются организационно уникальный идентификатор (OUI, Organizationally Unique Identifier). Один или несколько OUI присваиваются IEEE каждому производителю, это позволяет исключить совпадения адресов от разных производителей. Всего возможно свыше 4 миллионов комбинаций. Вместе OUA и OUI называются универсально управляемый адрес (UAA, Universally Administered Address) или IEEE-адрес.

• Управляющий бит U/L (Universal / Local) называется флажком универсального/местного управления. Обычно установлен в 0.

• Управляющий бит I/G (Individual/Group) определяет тип адреса; если 0, то индивидуальный, если 1, то групповой, причем номер группы определяют остальные 46 разрядов адреса.

Назначение методов доступа.

В сети по одному кабелю не может одновременно передаваться два пакета, иначе возможен конфликт (коллизия), что приведет к искажению и потере обоих пакетов. Поэтому устанавливается очередность доступа к сети (захвата сети).

Метод доступа (метод управления обменом, метод арбитража) устанавливает очередность передачи пакетов абонентами в сети. Это важнейший параметр сети, от него зависит скорость обмена информацией между абонентами, нагрузочная способность сети, время реакции сети и т.п.

Классификация методов доступа.

Методы доступа делятся на две группы:

• Централизованные, в них все управление сосредоточено в одном месте. Достоинство – отсутствие конфликтов, недостатки – неустойчивость к отказам центра, малая гибкость управления.

• Децентрализованные, в них центр управления отсутствует. Достоинства – устойчивость к отказам центра, большая гибкость, недостаток – возможны конфликты. Децентрализованные методы делятся в свою очередь на:

• детерминированные, в них каждому абоненту присваивается свой приоритет, в соответствии с которым он захватывает сеть. Достоинство – конфликты маловероятны; недостаток – некоторые абоненты будут дожидаться своей очереди слишком долго. Пример такого доступа, маркерный доступ, при котором право передачи передается по эстафете от абонента к абоненту.

• случайные, в них применяется случайное чередование передающих абонентов. Достоинство – конфликты маловероятны, недостатки – при больших потоках работает хуже чем детерминированный метод, не гарантируют постоянную величину времени доступа к сети. Пример случайного метода – CSMA/CD.

Тип метода доступа во многом зависит от топологии сети. Рассмотрим основные.

Характеристика основных методов доступа в современных ЛВС.

Управление обменом в сети с топологией «звезда».

Например, для сети 100 VG AnyLAN, которая имеет топологию пассивной звезды, наиболее подходят централизованные методы обмена. Суть методов: - центр передает без очереди, кому и когда захочет; - другие абоненты получают доступ по очереди (по или против часовой стрелки), начиная с первого, пославшего запрос на передачу. В этом случае говорят, что абоненты имеют географические приоритеты (по их физическому расположению).