Лекции по сетям ЭВМ2 / N4

Стандартные стеки протоколов.

1. Набор протоколов ISO/OSI.

2. IBM – System Network Architecture (SNA).

3. Novell – Netware.

4. Apple – Apple Talk.

5. Набор TCP/IP.

На каждом уровне решаются свои задачи и действуют свои протоколы. Однако эти задачи и протоколы можно разделить на три типа:

• Прикладной.

• Транспортный.

• Сетевой.

Прикладные протоколы.

Обеспечивают доступ к приложениям.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол для обмена электронной почтой.

FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов.

SNMP (Simple Network Management Protocol) – простой протокол управления сетью.

Telnet – для работы на удалённых хостах.

Транспортный протокол.

TCP (Transmission Control Protocol) – осуществляет гарантированную доставку сообщений.

SPX – часть набора протоколов IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequential Packet Exchange) для данных, разбитых на последовательность фрагментов, фирмы Novell.

Сетевые протоколы.

Обеспечивают услуги связи, управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок, запросами на повторную передачу.

IP (Internet Protocol).

IPX – фирмы Novell Netware.

NWLink – фирмы Microsoft.

Разработчики протоколов.

ISO (International Standard Organization).

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

ANSI (American National Standards Institute).

ITU (International Telecommunication Union).

Особенности метода доступа CSMA/CD.

Кадр данных Ethernet всегда начинается преамбулой. Это 7 байт кода 1010 1010 и т.д., плюс 8 байт кода 1010 1011 – конец преамбулы и начало кадра. Это заголовок физического уровня служит для побитовой и побайтовой синхронизации. Опознав свой адрес, приёмник передаёт данные на верхние уровни и посылает по КС. Кадр ответ – передатчику. После окончания кадра, каждый узел должен выдержать технологическую паузу Internet Packet Gap (IPG) 96 тактовых интервалов. Эта пауза нужна для восстановления сетевых адаптеров 9,6 мкс. В случае если обнаружена коллизия, узел прекращает передачу и посылает в сеть

JAM-последовательность, после обнаружения коллизий каждая станция должна выдержать временную паузу на случайное время для каждой отдельной станции (по случайному закону).

Пауза = L(интервал отсрочки).

Интервал отсрочки = 512 бит интервал = 51,2 мкс (10 Мбит/сек).

L – целое число, взятое равновероятно из интервала [0, 2ⁿ], где:

n – номер повторной попытки.

1-я попытка (n = 1), 2¹ = 2 [0, 1, 2].

2-я попытка (n = 2), 2² = 4 [0, 1, 2, 3, 4].

3-я попытка (n = 3), 2³ = 8 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8].

Увеличение (n) происходит, пока (n = 110).

10-я попытка (n = 10), 2¹⁰ = 1024 [0, 1, 2, …, 1024].

После 10-й попытки число (n) не увеличивается, и максимальная пауза принимает значение:

51,2 мкс  1024 = 52,4 мс. После 16-ти попыток дальнейшие попытки прекращаются. Таким образом, сеть Ethernet не гарантирует станции доступ в сеть КС. Это плата за простоту и дешевизну сетевого адаптера. От этого недостатка свободны другие технологии, более дорогие Token Ring IBM, FDDI, 100VG-AnyLAN детерминированный метод доступа.

Время двойного оборота и распознавание коллизий.

Чёткое распознавание коллизий необходимое условие. Если станция не обнаружила коллизию, то она решает, что кадр передан верно и готовит следующий кадр к передаче, в результате потеря кадра. Скорее всего искажённый кадр будет повторен, поскольку ошибка будет обнаружена на одном из верхних уровней, например, на транспортном или прикладном, но такой повтор будет через большой интервал времени (до секунд), по сравнению с долями микросекунд на нижних уровнях физическом или канальном. Это резко снижает реальную пропускную способность.

При этом условии передатчик обнаруживает коллизии ещё до того, как закончит передачу этого кадра. Все параметры сети Ethernet должны быть подобраны так, чтобы коллизия распространялась.

В стандарте Ethernet принято:

• Минимальная длина кадра = 46 байт.

• Вместе со служебными полями = 72 байта = 576 бит = 57,6 мкс.

Исходя из этого 575 бит, нужно рассчитывать диаметр сети.

Для 57,5 мкс для толстого кабеля:

• 13 280 м – двойной оборот.

• 6 740 м – двойной оборот.

• Затухание сигнала на 500 м.

Поскольку затухание больше 500 метров, нельзя, приходится ставить повторитель или несколько повторителей. Но сами повторители вносят дополнительные задержки в десятки битовых интервалов. В результате комитетом IEEE было рассчитано, что для кабельной сети можно устанавливать не более 4-х повторителей, они «съели» всю задержку. Получено правило 5-4-3 (для тонкого кабеля  185 м).

Максимальная производительность сети Ethernet.

Обычно для сетевого оборудования (мостов, КМ, МШ и т.д.) указывается основная характеристика. Указывается количество кадров в секунду, но пользователь желает знать «чистую» пропускную способность в смысле данных. Для расчёта используем структуру данных Ethernet.

Форматы кадров Ethernet.

На практике используется 4 формата кадра от разных производителей – сложилось исторически. Сегодня все сетевые адаптеры и их драйверы, КМ, МШ умеют работать со всеми 4-мя форматами кадров. Существуют следующие структуры 4-х типов, которые относятся к канальному уровню:

1. Кадр 802.3/LLC – кадр Novell.

2. Кадр RAW 802.3 (Novell 802.3).

3. Кадр Ethernet DIX, Ethernet II (фирм Digital, Intel, Xerox).

4. Кадр Ethernet SNAP.

Кадр 802.3/LCC – без преамбулы и начального ограничителя 8 байт.

Заголовок это объединение заголовков LLC и MAC.

DA – адрес назначения (6 байт).

1-й бит старшего байта адреса назначения это признак:

• [0] Unicast – индивидуальный адрес.

• [1] Milticast – групповой адрес (может быть несколько).

Определяет способ назначения адреса:

• [0] Централизованно с помощью комитета IEEE.

• [1] Локально – индивидуальный адрес.

Комитет IEEE распространяет между производителями сетевого оборудования так называемый

организационно-уникальные идентификаторы Organization Unique Identifer (OUI) – этот идентификатор указывает код 3-х старших байтов MAC-адреса (00 00 81h) – Bag Networks.

Уникальность централизованных адресов распространяется на всех технологиях ЛВС Ethernet,

Token Ring и др.

SA – адрес источника.

1-й бит всегда [0].

L – длина (2 байта) указывает на длину поля данных.

Длина: 65536 – 1500 байт.

Поле данных может содержать в себе поле заполнения.

Поле данных  46 байт быть не может.

CRC – (4 байта) алгоритм CRC-32 код остатка от деления полинома, а степень обеспечивает требуемую глубину. Кадр LLC инкапсулируется (вкладывается) в кадр MAC и содержит свои поля. На уровне LLC введено три типа процедур. Верхний протокол сетевого уровня может обращаться к одной из них.

Три типа процедур LLC.

LLC1 – процедура без установки соединения и без подтверждения приёма.

LLC2 – процедура с установлением соединения и с подтверждением приёма.

LLC3 – процедура без установления соединения и с подтверждением приёма.

Этот набор процедур используется для всех технологий ЛВС:

LLC1 – даёт средства для передачи с минимальной задержкой (дейтаграммный режим). Используется в хороших каналах, а также, если требуется большая скорость.

LLC2 – перед началом передачи и установлением соединения.

LLC3 – когда задержка перед передачей данных недопустима, но подтверждение желательно. Например, в системах управления реального времени, которые управляют какими-то удалёнными объектами по сети. Использование одного из трёх режимов LLC предусматривают стек протоколов:

• TCP/IP – LLC1.

• NETBEUI – LLC2.