Компютърни мрежи и комуникации Въведение в компютърните мрежи и комуникации
Методи за достъп до преносната среда
Изтегляне 0.61 Mb.
|
- Навигация на страницата:
- Характеристики и параметри на LAN архитектури
- Характеристики и параметри на WAN мрежите
Методи за достъп до преносната среда
LAN Ethernet архитектурата е една от най-широко разпространениете в локалните комуникации. Това е бърз и ефикасен метод за достъп до преносната среда и е високоскоростен.
Двата метода са свързани в определена степан. Първата стъпка за предаващото мрежово устройство е да наблюдава кабла и да определи дали той е свободен, след това изпраща сигнал наречен заявка за предаване – RtS Request to Send – обявява своето намерение да предава. Ако в този момент друго мрежово устройство има такова намерение то също ще прати заявка за предаване. При наличие на тези заявки в конфликт влизат пакетите носещи нтези заявки и се разрушават тези пакети, но няма загуба на данни, защото те невлизат в конфликт. Така се избягват колизии. Този метод има по-слаба производителност заради много RtS съобщения, но те са допълнение към самите предавани данни. Така се товари повече мрежата. Това е метод в протокола Apple Talk при Apple компютри. Двата метода са конкурентни или състезателни методи за достъп до преносната среда. Защото се състезават или конкурират да ползват преносната среда.
Това е реализация на достъп до преносната среда, ползващ се в архитектурата Token Ring. Има логическа топология кръг. В този кръг се движи сигнал, наречен маркер. Когато маркера пристигне до мрежово устройство, готово да предава, това устройство получава управлението върху маркера. То добавя своите данни, пакета, който ще предава към сигнала на маркера и го оставя да продължи движението си в кръга. Пакета с данни съдържа хедър, данни и трейлър. Хедъра е с адрес на информацията и там е адреса на източника и адреса на получателя. Всяко едно устройство, чийто адрес е различен от адреса на получателя, го оставя да се движи маркера в кръга, докато недостигне до точния адрес. Така пристига в приемащия компютър и мрежовата карта копира този пакет и след това приемащото устройство прибавя информация, че данните са приети и оставя маркира пак да се движи в кръга и стига до подателя. Ако има да изпраща още пакети, ги добавя към сигнала и процедурата продължава, но ако е изпратил всичките данни оставя маркера да се движи и да го поеме друго устройство готово да предава. Този метод е несъстезателен метод при които мрежовите устройства не се конкурират за да предават, а просто чакат маркера. При него няма колизии. В редица реализации в логическия кръг циркулират множество маркери. Освен в логическа топология кръг, този метод се използва и при топология линейна шина.
Това е метод за достъп разработен от конкретен производител – HP за реализиране на високоскоростна гъвкава LAN структура като алтернатива на етернет архитектурата. При тази реализация се ползват многопортови повторители, които извършват търсения с кръгово редуване на свързаните възли, като наблюдават за наличие на заявки за предаване. Топологията на тази мрежа има формата на звездообразно дърво, при което хъбовете са свързани каскадно към един хъб корен, за осъществяване на централизирано управление. Частта приоритет от термина се отнася до факта че реализацията позволява да бъде задаван приоритет на определен тип данни така че те да бъдат обработени първи. Това се отнася до случая когато даден хъб приема две задачи за изпълнение. Тази организация е ориентирана с цел гарантиране на пропусквателна способност на високоскоростни приложения, например видео. Все още не се е наложила. Характеристики и параметри на LAN архитектури
-- Ethernet 802.2 -- Ethernet 802.3 -- Ethernet II -- Ethernet SNAP Subnet Access Protocol Типът на всеки един фрейм се дефинира от неговата структура, т.е. от броя на байтовете, заделени за всяко поле в хедъра, поле за данни и поле за трейлъра. Първите три типа се характеризират с фреймове, които съдържат 4 полета в хедъра и едно в трейлъра. (Фиг. 16) 1 поле – въведение – преамбюл 2 поле – ІР адрес на местоназначението – адрес на приемащия комп. 3 поле – адрес на източника 4 поле – тип на използвания протокол поле за данните на същинската част, като размера на тези данни е 64 до 1500 байта трейлър – съдържа информация за циклична проверка CRC кода – използва се за удостоверяване, че приетия пакет отговаря на предавания. Следващата реализация е с 9 полета в хедъра. Правило за ползване на етернет 5-4-3 това правило ще го разгледаме по отношение на реализации: 10 Base 2 10 Base 5 Тези три цифри 5-4-3 са следните ограничения – 5 – максимален разрешен брой кабелни сегменти в реализацията, 4 – максималния разрешен брой повторители които могат да бъдат използвани за свързване на кабелните сегменти, 3 – максимален разрешен брой сегменти, които могат да бъдат запълнени (да съдържат възли, хостове). Другите служат само за увеличаване на разстоянието. Това правило 5-4-3 се отнася към 10 Base T – Прилагането на правилото 5-4-3 за една UTP мрежа означава че един запълнен хъб според правилото се брои за сегмент, при което максималния брой от каскадно свързани, запълнени хъбове позволен в този тип мрежа е 3. По същество свързването във всеки хъб е една шина към която са свързани компютрите, точно както е в един кабелен сегмент с повторители в мрежа с топология линейна шина. (Фиг 18)Тази топология се нарича STAR-BUS топология. Капацитет от възли на 10 Base T: Броят на възлите на един сегмент в шина с топология звезда по кабел тип усукана двойка е винаги точно 2. В единия край имаме компютър или друго мрежово устройство и в другия край хъба. Максималния брой възли в мрежа базирана на хъбове, практически не трябва да надхвърля числото 100, поради експоненциално нарастване на колизиите в този диапазон на броя на хъбовете. Този брой може да се надхвърли с използване на друг тип устройства – switch-ове и мостове. Етернет архитектурата работи с всички операционни системи, съвместима е и с Apple компютърс, така че това определя и широкото и разпространение. В една етернет мрежа всички мрежови устройства са създадени физически равноправни. На ниво софтуер някои мрежови устройства са сървъри, могат да управляват мрежови акаунти и достъпа, но сървърите комуникират по същия начин, както и клиентските компютри.
Разработена от IBM, стандарт IEEE 802.5, метод за управление на достъпа – предаване на маркер, теснолентова архитектура, работи основно с SNA архитектурата, разработена от IBM за съвместна ралбота на компютри. Типология – характеризира се с факта, че физическата топология е различна от нейната логическа топология. Топологията се означава като кръг, със свързване звезда, защото външния вид на дизайна е звезда, при която отделните мрежови устройства са свързани към един концентратор – устройство за множествен достъп – Multi Station Access Unit MSAU. Именно вътре в това устройство свързването формира път на данните във формата на окръжност фиг 19, създавайки логически кръг. От тук идва името на тази реализация. Тази архитектура работи основно с две скорости на трансфер – 4 Mbps и 16 Mbps. Характерно особеност е факта, че тя е активна топология. Това ще рече, че докато сигнала пътува в логическия кръг, всяка карта го приеме, регенерира (усилва) и оставя да се движи в кръга. Принцип на реализиране на комуникацията. Първия комп който влезе онлайн става главен наблюдател – home монитор, именно този наблюдател на първо място отчита колко пъти всеки един фрейм преминава циклично в кръга. А също така поема отговорността да гарантира, че в даден момент в мрежата има само един маркер, като мрежата е специфицирана така: Компа главен наблюдател периодично генерира и праща в мрежата сигнал наречен маяк. Този сигнал маяк се движи в кръга подобно на другите сигнали. Мрежовите устройства от своя страна следят за съществуването и движението на маяка в мрежата. Ако за определен период от време едно мрежово устройство не приеме маяка от своя съсед, генерира съобщение, което го изпраща до главния наблюдател . С това съобщение се уведомява главния наблюдател да неполучения маяк и изпраща своя адрес е адреса на устройството от който трябва да получи маяка. Това нещо извършва автоматично преконфигуриране и тя запазва своята работоспособност и продължава комуникацията- така се създава висока надеждност. Предаване на данни. Токен ринг използва специален сигнал наречен маркер за управление на достъпа до преносната среда. Когато едно мрежово устройство е готово то чака маркера и поема управлението над него и предава пакетите с данни. По мрежата маркера може да пътува във всяка от двете посоки, но само в една посока в даден период от време. Хардуерната конфигурация определя посоката на маркера. Хардуерни компоненти на тази архитектура. Концентратор или MSAU при което се реализира кръгова конфигурация на вътрешното свързване. Когато се налага да бъде реализирана токен ринг мрежа и за целта се необходими повече от едно такива устройства свързването се реализира по такъв начин, че да бъде осъществена окръжност и така се подържа целостта на кръговата топология – (фиг 20). на следващо място освен тези устройства е кабела – преносната среда трябва да е кабел за тази архитектура. Използват се IBM кабели които също така могат да бъдат усукана двойка. Основно това са UTP, STP, оптичен кабел, огнеупорен UTP и т.н. Изискват се особен вид IBM конектори. Мрежовите карти специални токен ринг, с различни скорости – 4 и 16 Mbps. Всички компоненти трябва да бъдат съгласувани по скорост. Не може да се използва карта 4 при мрежа 16. други компоненти са така наречените повторители, които се използват са регенериране (усилване) на цифровия сигнал и да се увеличи дължината на мрежата. Предимства на токен ринг – високо надеждна архитектура, защото схемата с маркер, елиминира възникването на колизии в мрежата. Устройствата за множествен достъп могат да откриват мястото на прекъсване на мрежата и автоматично да го изключват от кръга. Така се гарантира непрекъснато движение на маркера по кръга. Не се срива мрежата при прекъсван на една комуникация. Възможността за взаимодействие между различни класове компютри – микро, мини и мейнфрейм машини. Недостатъци: два. Високата цена - този специализиран хардуер е по-скъп. По-ниски скорости. Това е по-сложна реализация от етернет. Сложността е в организацията на предаваните пакети. В случая токен ринг мрежите използват три различни типа фреймове. Единия фрейм за управление, генериран от главния наблюдател – маяка. Втория е маркер или фрейм за маркер, движи се в мрежата, докато не се прихване от устройство готово да предава данни. Третия – фрейм за данни, който пренася инфото, предавано от един компютър на друг. Както в етернет хедъра има преамбюл, поле за контрол на достъпа, на трето място, поле за контрол на типа на фрейма и адрес на местоназначението и адрес на източника. Трейлъра е по-сложен. Първа компонента CRC битовете за проверка за грешки, второто е краен разделител, край на фрейма и третото е поле за състояние на фрейма – показва дали адреса е разпознат и фрейма е копиран. Инфо което се маркира от приемащия компютър, преди фрейма да се пусне да се движи отново в кръга.
Използва се най-често за MAN мрежи или за големи LAN мрежи, например при свързване на няколко сгради или университетски комплекс. Стандарт – IEEE 802.5?. Как работи FDDI – изгражда топология двоен кръг. Външния кръг е първостепенен, а вътрешния второстепенен. Трафикът нормално тече само по външния кръг, но поради някаква причина, ако отпадне, потокът от данни минава по второстепенния кръг в противоположна посока. Мрежата е в превключено състояние така. Този режим гарантира висока надеждност и висока отказоустойчивост на мрежата. Мрежовите устройства в такава реализация са разделени на два основни класа: - клас А – мрежови устройства свързани към преносната среда на двата кръга - клас Б - мрежови устройства свързани към преносната среда на единия кръг Работи на 100 Мбита за секунда и има общи черти и различия с токен ринг. Подобно на нея използва маяци за откриване и изолиране на проблемите в кръга. Тази реализация допуска максимално 500 възела на кръг, общото разстояние на всяка една от дължините на кръга е до 100 км. Друго необходимо е поставяне на повторители през определено разстояние, най-често специфицирано на 2 км. Поради тази причина не се приема тази раелизация за WAN мрежа. Тази реализация работи с ползването на оптика. Възможна е и с използване на меден кабел, тогава е Cooper DDI, която поради преносната си среда, налага ограничение върху максималните разстояние, които са значително по-малки от предната архитектура. Последното подобие с токен ринг е, че тя се реализира като логически кръг, със свързване звезда и използване на специален концентратор. Физически звезда, с логически кръг. Предимства – комбинира предимствата на предаване на маркер по кръгово топология с висока скорост на предаване на светлинни импулси по оптични кабели. Топологията двоен кръг има по-висока надеждност и отказоустойчивост. Оптичния кабел има следните предимство: - данните могат да се предават на по-големи разстояние без повторители - оптичния кабел не е предразположен към електромагнитни излъчвания и шум и е по-сигурен от медния.
Реализацията е LocalTalk – мрежа от свързани Apple компютрите с Макинтош операционна система и се изпълнява с UTP или STP кабел, линейна шина топология, множествен достъп с разпознаване на носещата честотна и избягване на колизии, скорост 230,4 Kbps. Характеристики и параметри на WAN мрежите Технологиите преносните среди и оборудването които работят добре на къси разстояния обхващащите LAN и MAN мрежите не са подходящи за глобална комуникация, за изграждане на WAN мрежа. WAN не е голяма LAN, а е сбор от две или повече отделни LAN мрежи свързани със връзки които се различават по много неща от LAN връзките. По принцип реализацията на WAN мрежа изисква напълно нов набор от устройства технологии и правила. Основните акценти са:
Най-простата отдалечена комуникации се реализира на базата на телефонна линия.
Външен модем е отделно устройство и изисква захранване, но има светлинна индикация. Той също изисква инсталиране и конфигуриране. Модемите все още имат приложение.
връзката може да е dial-up или специализирана линия. Просто технология, евтин и удобен начин на свързване на определен брой локални мрежи, но не притежава отказоустойчивост. Прекъсването на връзката прекъсва комуникацията до дадената мрежа. Ограничен брой мащабиране, нарастване на мрежата на увеличаване на броя на възлите - не работи ефикасно.
тази реализация осигурява определен излишък повишаващ надеждността. Прекъсването на линията, не води до прекъсване на комуникацията. Използва се ограничен брой локални мрежи, изискващи повишена надеждност.
Има една централна точка, централен офис, към който са вързани отделните офиси. Характерно е простота й, лесна за изпълнение, могат да се добавят нови клонове и възли, без да се наруши комуникацията.
Използва се за изграждане на отказоустойчиви надеждни WAN комуникации. Скъпа е за реализиране. При типа пълна решетка има свързване на всяка една LAN мрежа с всички останали LAN мрежи. При частичната решетка, по-малък брой връзки се връзват решетъчно. Удобна е при голям брой LAN мрежи изграждащи архитектурата.
Свързаност която има компонентни звезда, решетка и т.н. част от нивата са разположени каскадно и това води до по-голяма надеждност от простата звезда. Същественото при проектиране на WAN мрежата е че трябва внимателно да се анализират източниците на данни, потока на трафика, че да се гарантира най-ефикасно разположение на оборудването и връзването на отделните LAN мрежи, за най-добра и надеждна комуникация.
Могат да се изградят по два начина: -- на базата на dial-up свързаност – временна връзка установявана за цялата продължителност на сесията; 
-- и с използване на наети специализирани линии – арендирани линии – се използват за WAN връзки, които изискват гарантирана висока производителност и надеждност и осигуряват свързаност от точка до точка (офис до офис). 
Тези реализации на WAN мрежи с комутиране на вериги се реализират на базата на следните технологии:
Осигурява високоскоростни трансфери на база данни по медни линии. Характеристики – по една и съща линия могат да се предават глас, данни и т.н. В много области струва по-евтино от ISDN и предлага високи скорости. Универсалния термин обхващащ всички реализации е xDSL, а ADSL е асинхронен DSL – реализация която осигурява висока скорост на трансфер по низходящия поток от 384Кbps до 6Мbps и по-бавен възходящ поток. SDSL симетричен с една и съща скорост за предаване на данни в двата потока – около 3М. IDSL, HDSL, VDSL.
Три основни реализации:
Получила гражданственост по името на протокола х25 и се използва за комуникация между терминално оборудване за данни и мрежата. Всъщност пълното наименование е PSDN Packet Swich Data Network – мрежа с комутиране на пакети от данни. Протокола е проектиран за работа на мейн фрейм машини и използване на аналогово оборудване. Основната цел при разработката е постигане на висока надеждност на комуникацията. Това е 70-те години на 20 век телефонната система и компютрите са предразположени към грешки и включва проверки за грешки с излишък за компенсиране на тези проблеми. В резултата на това има високонадеждна среда за пренос на данни, но скоростта е забавена. Тази първа мрежа е със скорост до 64К.
Това е не само втора, но и по-нова реализация, защото е проектирана за използване само по цифрови линии. При това при проектирането са отчетени предимствата на съвременните компютри и комуникационни системи, които са по-надеждни от старите при х25. Работи с по-малко инфо от х25 и се получава по-висока скорост на трансфер. Притежава скорост от 1,5 до 45Мbps. Поради тази причина тя се нарича още технология с бързи пакети.
Съвременна набираща скорост популярна технология с комутиране на пакети. Тя е базирана изцяло на хардуер, което означава че цялото оборудване трябва да е проектирано за работа с АТМ – хъб, мрежова карта и т.н. скъпа технология. За сметка на това тя е високоскоростна при обработка и комутиране. Стандартните скорости са 3: 25Мbps
155,52Мbps 622,08Мbps Правят се експерименти и за реализиране на АТМ при 10Gbps На първо място АТМ технологията данните се разделят на пакети с фиксирана дължина 53байта. За АТМ хедъра се използват 5 байта, другото е данни. На следващо място комутирането на пакетите е функция на АТМ хардуера, а не на софтуер. След това АТМ технологията използва мултиплексиране за едновременен трансфер на глас, данни, видео по мрежата. Връзката между две крайни точки се нарича виртуална верига. Тази верига може да е постоянна или комутируема. И в двата случая АТМ използва предварително дефинирани връзки за изграждане на тези вериги по време на комуникацията. Това нещо спестява време и е още един фактор за постигане на високата скорост на АТМ. Технологии, които се считат за перспективни:
OC- Optical Carrier - оптична носеща SONET – Synchronnous Optical Network – протокол от физическия слой и носи модела, който осигурява високоскоростно предаване на данни по оптичен кабел. Има възможност за постигане на скорост на предаване до 20Gbps АТМ се предвижда да се използва с OC-SONET Безжични глобални комуникации – сателитни, радиочестотни, микровълнови и т.н. - по-скъпи и трудни за експлоатация. 
Каталог: referats referats -> Специализирани микропроцесорни системи (курс лекции) Учебна година 2008/2009 referats -> Програмата Internet Explorer referats -> Високоскоростни компютърни мрежи. Високоскоростни км-класификация referats -> Бройни системи основни бройни системи referats -> Морфология и расология съдържание referats -> 1 Строеж на атомите – модели Ръдърфор, Бор, квантово механични представи основни принципи, атомни орбитали, квантови числа referats -> Международно наказателно право понятие за международното наказателно право referats -> Тема 11. Връзка на асемблер с езиците от високо ниво referats -> Въведение в операционите системи referats -> Тема първа Изтегляне 0.61 Mb. Сподели с приятели:
|