Реферат: Технологии создания сетей

[5]Стандарт 1BASE5 (часто называемый StarLAN) ориентирован на недорогие

реализации локальных сетей. В нем предполагается использование

неэкранированной витой пары для подключения всех станций к концентратору,

образование звездообразной топологии. Концентратор осуществляет трансляцию

сигналов и фиксацию коллизий. Максимальное расстояние от станции до

концентратора - 250 метров. До пяти концентраторов могут быть подключены

друг к другу, образуя иерархический каскад, позволяющий получить максимальную

протяженность сети до 2500 метров. Концентратор, расположенный на вершине

иерархии, называется основным (header hub), все остальные концентраторы -

промежуточные. О возникновении коллизии сообщается основному концентратору

с помощью промежуточных из той точки, где коллизия была зафиксирована. Затем

основной концентратор широковещательно передает информацию о коллизии во все

остальные промежуточные концентраторы. Скорость передачи данных - 1 Мбит/сек.

[1]10BASET

[5]Стандарт 10BASET рекомендует применение витой пары или оптоволоконного

кабеля для построения сети со звездообразной топологией, в центре которой

располагается многопортовый концентратор-повторитель. При передаче данных

со скоростью 10 Мбит/сек длина кабеля из витой пары ограничена 100 метрами, а

длина оптоволоконного кабеля - 500 метрами. Хотя многопортовые повторители

могут подключаться иерархически, образуя каскады, но при этом в отличие от

стандарта 1BASE5 нет функциональных различий между основным и промежуточными

повторителями. Все многопортовые повторители 10BASET работают аналогично

повторителям сетей 10BASE5. Сети на основе стандарта 10BASET могут быть

обьединены с сетями 10BASE2 и 10BASE5.

[1]10BROAD36

[5]Стандарт 10BROAD36 описывает реализацию Физического уровня на основе

широкополосной двунаправленной телевизионной сети (либо с одним, либо с двумя

CATV-кабелями). В сети 10BROAD36 устройства MAU являются более сложными по

сравнению с аналогичными устройствами других стандартов IEEE 802.3 (10BASE),

но они совместимы с ними по соответствующим интерфейсам (10BASE AUI). Это

означает, что стандарт 10BROAD36 может быть использован для любых 10BASE

технологий, причем достигается это путем простой замены устройств подключения

к среде (MAU).

Сети на основе стандарта 10BROAD36 состоят из двух сегментов, каждый длиной

до 1800 метров, подключенных к одному устройству (headend). Устройство

действует, как центральный переключатель. Все, что передается, принимается

этим центральным переключателем, а затем либо на другой частоте (если

используется моно-кабельная система), либо по другому кабелю (если

применяется система со сдвоенным кабелем) принятая информация передается

всем остальным узлам.

[КС 18-6]

          [  IEEE 802.3/Ethernet    ]

          [  Форматы кадров          ]

 [Преамбула] [Разделитель] [Адрес]      [Адрес] [Длина] [Заголовок] [CRC]

             [  кадра    ] [назначения] [источника ]    [ 802.2   ]

                                                   [ и данные]

  [7 байт]    [1 байт ]    [6 байт] [6 байт][2 байта][46-1500байт][4 байта]

 [Преамбула] [Адрес]      [Адрес]    [ тип ]    [Данные]      [CRC]

             [назначения] [источника]

  [8 байт]   [6 байт][6 байт]   [2 байта]  [46-1500байт] [4 байта]

    [ к рис. на стр. 18-7 (в поле рисунка)]

[1]Форматы и назначения полей

[5]Стандарты IEEE 802.3 и Ethernet используют форматы кадра, показанные на

рисунке. В следующих шести подразделах описываются поля кадра и их

функциональное назначение.

[5]Преамбула и разделитель кадра (SFD-Start of Frame Delimiter)

[5]Для того, чтобы отметить начало кадра, устройство MAU/трансивер передает

семь байтов преамбулы, содержащей чередующиеся единичные и нулевые биты.

Следующий байт - разделитель кадра (SFD) подобен байтам преамбулы за

исключением того, что два последних бита в нем единичные. С помощью этих двух

битов отмечается начало кадра и выполняется синхронизация всех сетевых

приемников.

[5]Адрес Назначения

[5]Обычно длина поля Адрес Назначения составляет шесть байтов, но может быть

и два байта. С помощью данного поля указывается приемник (или приемники),

которому (которым) кадр предназначается. В поле Адрес Назначения может быть

указана единственная станция (host), либо группа станций, или же все станции

сети. Эти адреса называются соответственно "моно-адрес"(Unicast),

"мульти-адрес" (multicast), "широковещательный адрес"(broadcast).

[КС 18-7]

[5]Адрес Источника

[5]Поле Адрес Источника в кадре следует за полем Адрес Назначения. Длина поля Адрес

Источника составляет шесть байтов. В целях обеспечения глобальной уникальности

каждого шестибайтового адреса, в рамках IEEE существует служба, ответственная

за распределение номеров (значений первых трех байтов адреса источника) между

всеми производителями связной аппаратуры. Оставшиеся три байта Адреса

Источника производители определяют сами для каждого экземпляра аппаратуры,

сформированный таким образом адрес встраивается в конкретный сетевой адаптер

(NIC).

[5]Длина данных

[5]Двухбайтовое поле длины указывает число байтов данных, за которыми следует

контрольная сумма кадра (FCS - Frame Control Sequence). Длина данных не

учитывает число незначащих байтов (pads), расположенных перед полем

контрольной суммы. Подуровень MAC использует значение поля Длина для

выделения LLC пакета.

[5]Данные и незначащие байты (pads)

[5]Поле Данные содержит информацию, переносимую в кадре. Число байтов,

занимаемых полем Данные, указывается в поле Длина данных, которое является

одновременно и полем пакета канального протокола IEEE 802.2 LLC. Поле Данные,

переносящее значащую информацию, может быть дополнено незначащими байтами,

расположенными перед полем контрольной суммы. В следующем параграфе

обьясняется причина применения pad-байтов.

Как уже отмечалось в составе стандарта IEEE 802.3 имеются алгоритмы для

обнаружения искаженных кадров и коллизий. Для корректной работы алгоритмов

требуется, чтобы передаваемый кадр имел достаточную длину, причем такую, чтобы

передача кадра не завершалась к моменту получения сигнала об обнаружении

коллизии. Поэтому минимальный размер пакета в IEEE 802.3 равен 64 байтам. При

передаче пакета с меньшим числом байтов передатчик достраивает поле Данные

незначащими байтами. При этом приемник "поглощает" все кадры, имеющие размер

меньший 64 байтов.

[5]Контрольная сумма FCS

[5]При подсчете контрольной суммы по методу CRC учитываются значения полей

Адрес Назначения, Адрес Источника, Длина, Данные, а также значения возможных

pad-байтов. Полученная величина FCS располагается в четырех-байтовом поле CRC.

При получении кадра приемник вновь вычисляет FCS и выполняет сравнение FCS со

значением из поля CRC принятого кадра. При несовпадении этих двух величин

приемник "поглощает" принятый кадр.

[КС 18-8]

[5]IEEE 802.3 и Ethernet

[5]Как отмечалось выше стандарт IEEE 802.3 специфицирует только нижнюю часть

Канального уровня Модели OSI. В то же время Ethernet определяет наполнение

Канального уровня целиком. Стандарт IEEE 802.3 предоставляет услуги протоколу

LLC, обсуждаемому в разделе 17, который специфицирует оставшуюся часть

Канального уровня. В следующей таблице даны результаты сравнения Ethernet и

стандартов IEEE 802.2/802.3.

 ------------------------------------------------------

 |   Свойство   |   Ethernet     |  IEEE 802.2/802.3  |

 |--------------|----------------|--------------------|

 | Среда        | 50 Ом Коаксиал | Оптика             |

 |              |                | Витая пара         |

 |              |                | 50 Ом коаксиал     |

 |              |                | 75 Ом коаксиал     |

 |--------------|----------------|--------------------|

 | Топология    | Шина           | Звезда, шина       |

 |--------------|----------------|--------------------|

 | Скорость     | 10 Мбит/сек    | (1-10) Мбит/сек    |

 |--------------|----------------|--------------------|

 | 2-х байтовое | Тип            | Длина              |

 | поле после   |                |                    |

 | поля Адрес   |                |                    |

 | Источника    |                |                    |

 |--------------|----------------|--------------------|

 | Механизм SQE |Только в версии |       Да           |

 |              |  2.0           |                    |

 |----------------------------------------------------|

    [5] Рис. 18-3. Ethernet и IEEE 802.2/802.3

[5]Из таблицы видно, что IEEE 802.2/802.3 обеспечивает работу с использованием

различных сред передачи данных, различные топологии, скорости передачи

данных, а также набор услуг Канального уровня. Ethernet поддерживает только

одну среду передачи данных, одну топологию и скорость передачи данных, один

набор услуг Канального уровня.

В Ethernet версии 2.0 и IEEE 802.3 после всех передач трансиверы и устройства

MAU посылают сигнал по шине обнаружения коллизии в подключенную станцию, для

указания (проверки) работоспособности цепи обнаружения коллизии. Этот сигнал

называется "Сигнал проверки работоспособности цепи обнаружения коллизии"

(Signal Quality Error-SQE). Ethernet версии 1.0 не поддерживает механизм SQE.

В Ethernet версии 2.0 и IEEE 802.3 механизм SQE вводится для решения

проблемы - насколько можно "доверять" информации, поступающей от трансивера,

о факте обнаружения коллизии. Например, если цепь обнаружения коллизии в

Ethernet версии 1.0 повреждена, то передающая станция не будет предупреждена

о возникновении коллизии. Это важный момент концепции CSMA/CD. В связи с

этим в Ethernet версии 2.0 и IEEE 802.3 применяется механизм SQE.

[КС 18-9]

[5]Смешение трансиверов с поддержкой механизма SQE и без таковой в одной сети

может вызвать серьезные сетевые проблемы. Посмотрим, например, что произойдет,

когда трансивер версии 2.0 Ethernet будет подключен к адаптеру NIC версии 1.0.

Трансивер станет после каждой передачи передавать сигнал SQE в адаптер NIC,

который, в свою очередь, ничего не ведая об этом механизме, будет

интерпретировать SQE, как сигнал коллизии. Действуя в соответствии с

протоколом CSMA/CD сетевой адаптер начнет передавать серию "забой", что

заставит множество станций, находящихся в стадии передачи, выполнить переход

в ждущее состояние, прежде чем повторить акт передачи. Такого рода

несогласованность влечет значительную деградацию производительности сети.

В Ethernet и IEEE 802.3 по разному используются два байта, расположенные

после поля Адрес Источника. В Ethernet это двухбайтовое поле используется для

идентификации высокоуровнего протокола, которому предназначается мнформация,

переносимая в поле Данные кадра. Это поле называется иногда "Ethertype". В

этом же поле согласно стандарту IEEE 802.3 располагается длина поля Данные

кадра. Идентификация же высокоуровневого протокола выполняется средствами

протокола LLC (IEEE 802.2). Значения, принимаемые полем Ethertype и полем

Длина  IEEE 802.3, не пересекаются. Поэтому для того, чтобы определить,

сформирован ли пакет в соответствии с требованиями стандарта IEEE 802.3 или с

требованиями Ethernet, достаточно проверить значение, находящееся в

рассматриваемом поле принятого пакета.

[1]Итоги

[5]Стандарты Ethernet и различные варианты IEEE 802.3 в настоящее время

являются наиболее популярными протоколами на рынке производителей средств

связи ЭВМ. Они основаны на состязательном методе доступа (CSMA/CD) и

представляют собой хороший вариант для сетей с небольшим трафиком данных.

Стандарты IEEE 802.3 и Ethernet в основном совместимы, хотя и существуют

небольшие отличия. Стандарт IEEE 802.3 является более гибким, обеспечивает

широкий набор спецификаций Физического уровня.

[КС 18-10]

[1]Упражнение 18

[5]Колледж располагается в двух небольших зданиях, находящихся в некотором

отдалении друг от друга (менее 3/4 мили или около 1200 метров), разделенных

зеленым островком живой природы. Лекционные аудитории, лаборатории и

административные помещения располагаются в обоих зданиях и соединены с

помощью телефонного (РВХ) кабеля и коаксиального телевизионного кабеля. Кабели

проложены под землей в специальном кабелегоне, пересекающем школьный парк. На

территории колледжа предстоит проведение международного симпозиума.

Техническое обеспечение мероприятия возложено на администрацию школы.

Администрация школы разрабатывает план обьединения совместимых не

подключенных к сети ЭВМ, расположенных в лабораториях, лекционных аудиториях

и других помещениях обоих зданий, для проведения телеконференций в рамках

программы симпозиума. Кроме этого, преследуется цель использования

существующей сети с подключенными к ней видеокамерами и мониторами для

проведения видеоконференций.

Рассмотрите достоинства и недостатки применения протокольных спецификаций,

рассмотренных в данном разделе, для решения поставленной перед коллективом

школы задачи.

[КС 18-11]

[КС 18-12]

                            [ IEEE 802.5 Маркерное кольцо (Token ring)]

[0]Раздел 19        [2] IEEE 802.5 Маркерное кольцо (Token ring)

[1]Цели

[5]В результате изучения данного раздела вы сможете:

1. Определять основные характеристики и услуги, обеспечиваемые IEEE 802.5;

2. Определять поля кадра IEEE 802.5 и их функции.

[1]Введение

[5]В данном разделе описывается стандарт IEEE 805.5 для маркерного кольца. В

стандарте 802.5 специфицируется только подуровень доступа к среде передачи

данных (MAC), имеющей кольцевую топологию. Стандарты IEEE 802.5 и IEEE 802.3

занимают одинаковое положение в рамках Эталонной Модели OSI.

[КС 19-1]

          [    IEEE 802.5 и Модель OSI        ]

          [Модель] [Модель]         [ Стандарты ]

          [OSI   ] [IEEE 802]       [ IEEE 802  ]

          [Уровни]

          [ 4 - 7]

          [Сетевой]            [ 802.1 Интерсети, обзор, управление]

          [Канальный] [Управление]    [ 802.2 ]

                      [Логическим]

                      [каналом ]

                      [Доступ к ]     [MAC] [MAC] [MAC]

                      [среде передачи]

                      [данных]

          [Физический][Физический]    [CSMA/CD] [Маркерная][Маркерное]

                                                [шина     ][кольцо   ]

                                                [Другие стандарты    ]

                                                [ 802 ]

             [ к рис. на стр. 19-2 (в поле рисунка)]

[1] Обзор стандарта IEEE 802.5

[5]Стандарт IEEE 802.5 описывает кольцевую сеть с маркерным методом доступа,

построенную по результатам обобщения исследований и промышленного освоения

кольцевых сетей фирмы IBM, которые продолжают развиваться, и предлагаются

фирмой IBM в качестве технологии построения сетей ЭВМ. Стандарт IEEE 802.5

незначительно отличается от маркерного кольца фирмы IBM, развитие обеих

спецификаций проистекает параллельно, поскольку стандарт IEEE 802.5 постоянно

пополняется большинством свойств, добавляемых фирмой IBM в маркерные кольцевые

сети.

Стандарт IEEE 802.5 имеет две части: стандарты реализации Физического уровня

Модели OSI и стандарты, специфицирующие подуровень MAC Канального уровня

Модели OSI.

[КС 19-2]

       [ IEEE 802.5/Маркерное кольцо IBM ]

       [ Конструктивные характеристики   ]

                         [ IEEE 802.5 ]   [ Маркерное кольцо IBM ]

   [ Метод доступа ] [ Передача маркера ] [ Передача маркера ]

   [ Топология     ] [ Не специфицируется][ Звезда ]

[Метод передачи сигнала][Широкополосный (Baseband)][Широкополосный (Baseband)]

[Метод кодирования][Дифференциальный Манчестер][Дифференциальный Манчестер]

[Скорость передачи данных] [ 1, 4 Мбит/сек] [ 4, 16 Мбит/сек]

[Число станций в сегменте] [250]    [260 (экранированная витая пара)]

                                    [72 (неэкранированная витая пара)]

    [ Среда ] [ Не специфицирована ] [ Витая пара ]

    [ к рис. на стр. 19-3 (в поле рисунка)]

[1]IEEE 802.5 Конструктивные характеристики и ограничения

[5]Хотя в стандарте IEEE 802.5 не специфицируются многие физические

ограничения, тем не менее в нем приводится пример кольца, обьединяющего до

250 станций с помощью экранированной витой пары. Специфицированны также

скорости передачи данных 1 или 4 Мбит/сек при использовании метода кодирования

дифференциальный Манчестер. Для маркерного кольца IBM специфицированы скорости

4 или 16 Мбит/сек. в стандарте IEEE 802.5 не специфицируется топология сети,

но при этом и не исключается возможность использования звездообразной

топологии, подразумевающей наличие коммутационной проводной панели

(проводного центра). Коммутационная проводная панель, называемая устройством

множественного доступа станций (в терминологии IBM - MSAU - MultiStation

Access Unit), оснащается специальным реле, обеспечивающим шунтирование

отсутствующих в сети станций. Устройство MSAU более подробно рассмотрено

ниже.

Каждая станция в кольце работает подобно однонаправленному повторителю.

Каждая станция принимает серию битов от предыдущей станции. Затем станция

выполняет ретрансмиссию каждого бита в направлении следующей станции.

Станции назначения копируют принимаемые биты в собственной памяти прежде,

чем выполнить их ретрансмиссию.

[КС 19-3]

                [ Передача маркера ]

        [ маркер ]

                                   [ кадр ]

        [ кадр ]

                                   [ маркер ]

        [ к рис. на стр. 19-4 ( в поле рисунка)]

[1]IEEE 802.5 Методы доступа

[5]Методом доступа к среде передачи данных, специфицированным в стандарте

IEEE 802.5, является метод передачи маркера. В кольце циркулирует только

один маркер, обладание которым позволяет станции выполнить передачу данных.

Как показано на рисунке, когда станция получает маркер (1), она передает

кадр данных следующей станции (2). Когда передаваемый кадр (все его биты)

достигнут станции-источника (3), он изымается из кольца. Для проверки

возможной ошибки передачи кадра станция-источник сравнивает принятый кадр с

копией переданного кадра. Они должны совпасть. После завершения приема кадра

станция-источник формирует новый маркер и передает его следующей станции (4).

Если в кольце поддерживается режим "скорейшего освобождения маркера" (early

token release), то процедура выдачи нового маркера в кольцо может

выполняться сразу же после передачи последнего бита кадра данных.

Одна станция в кольце работает как активный монитор. Это устройство

обеспечивает жизнедеятельность кольца, удаляет "зациклившиеся" кадры,

синхронизирует устройства, подключенные к кольцу, восстанавливает утерянный

маркер, выполняет ряд других функций. В принципе, любая станция в кольце

может играть роль активного монитора. При исчезновении активного монитора

на кольце запускается процедура, позволяющая выбрать станцию, для исполнения

роли активного монитора.

[КС 19-4]

             [ Маркерное кольцо IBM ]

       [ Компоненты доступа к среде ]

               [ Перемычка ]

       [ Кабель-]           [ Кабель-]

       [ Отвод  ]           [ Отвод  ]

       [ Станция ]         [ Станция ]

        [ к рис. на стр. 19-5 (в поле рисунка)]

[1]Компоненты метода доступа маркерного кольца IBM

[5]В маркерном кольце фирмы IBM для физической коммутации станций применяется

звездообразный коммутационный центр, состоящий из коммутационных панелей

(MSAU). Станции непосредственно подключаются к коммутационому центру.

Компоненты доступа к среде представлены на рисунке. Панель коммутационного

центра оснащена реле для шунтирования неактивных станций кольца. Применение

реле увеличивает надежность кольца и упрощает технологию его создания и

эксплуатации. Коммутационные панели могут быть обьединены перемычками

(patch cables) с целью построения одного большого кольца.

[КС 19-5]

       [ Форматы кадров IEEE 802.5 ]

[1 байт][1 байт][1 байт][6 байтов][6 байтов][>=0 байт][4 байта][1 байт][1 байт]

       [Кадр Данные/команда]

     [1 байт][1 байт][1 байт]   [1 байт][1 байт]

     [маркер]                   [сброс]

     [ к рис. на стр. 19-6 (в поле рисунка)]

[1]Форматы кадров IEEE 802.5

[5]В стандарте IEEE 802.5 определяются кадры данные/команда и маркер. Оба

кадра изображены на рисунке, их описание приводится в следующих параграфах.

Кадры данные/команда имеют переменный размер. Кадры данных (LLC-кадры)

переносят высокоуровневую информацию, т.е. протоколов более высокого уровня,

станции-приемнику. Кадры команд (MAC - кадры) переносят управляющую информацию необходимую для поддержания

работоспособности кольца. Они не содержат какой-либо информации для

вышележащих протокольных уровней.

Маркер имеет трехбайтовую длину. Маркер состоит из стартового разделителя,

байта управления доступом и концевого разделителя (Эти три поля будут

рассмотрены в данном разделе позднее). Когда ни одна из станций не передает

ни MAC-кадры, ни LLC-кадры, в кольце постоянно циркулирует маркер.

Для указания на преждевременное прекращение передачи кадра применяется

специальная последовательность - кадр сброса, состоящий из двух байтов

стартового и концевого разделителей.

[КС 19-6]

[1]Функции полей

[5]Каждое поле маркера или кадра данных связано по-крайней мере с выполнением

одной функции обеспечения процесса передачи данных.

[5]Стартовый разделитель

[5]Стартовый разделитель (SD - starting delimiter), располагаемый вначале

любого кадра, подготавливает станцию к приему кадра данных или маркера.

Данное поле представляется специальным образом, нарушающим нормальную схему

кодирования по методу дифференциального Манчестера, что позволяет отличить

его среди всех байтов принимаемого кадра.

[5]Байт управления доступом (АС), биты приоритета и резервирования.

[5]Байт АС (Access Control) содержит три бита приоритета (Р) и три бита

резервирования (R). Эти шесть битов используются совместно при реализации

приоритетного механизма.

      ---------------------------------

      | P | P | P | T | M | R | R | R |

      ---------------------------------

      [5] Рис. 19-1. Байт АС

С помощью трех битов P устанавливается приоритет кадра. Только те станции,

приоритет которых равен или больше, чем приоритет, указанный в поле АС

маркера, могут захватить маркер и начать передачу. Станции, передающие кадр

данных, могут установить в нем биты R для того, чтобы попытаться

зарезервировать для собственных нужд следующий маркер. Когда формируется

следующий маркер, то ему будет присвоен зарезервированный приоритет. Станции,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29