Компютърни мрежи и комуникации



страница6/18
Дата22.07.2016
Размер7.77 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18

DSAP

  • SSAP

  • ДАННИ


    УПРАВЛЕНИЕ

    1 байт 1 байт 1 2 байта


    Фиг. 43. Структура на LLC – блок.
    Полета (Destination Service Access Point) и (Source Service Access Point) идентифицират протокола на по-горния (мрежов) слой, като по този начин позволяват в една и съща мрежа да се използват различни протоколни стекове.

    Полето <данни> съдържа данни от пакета на мрежовия слой;

    Полето <управление> съдържа управляваща информация за правилно функциониране на LLC – подслоя.
    2.4. Международни стандарти за физически и канален слоеве на LAN.
    Международните стандарти за физическия и канален слоеве на LAN са създадени от компютърното общество на международната организация на електроинженерите IEEE и имат означение IEEE 802.Х: Стандартът IEEE 802.1 – съдържа общи постановки и обяснения; Стандартът IEEE 802.2 описва горния LLC –подслой на каналния слой; Стандартите IEEE 802.3, 802.4, 802.5, 802.11, 802.12 описват различни типове локални компютърни мрежи. Само стандартът IEEE 802.6 описва регионалната компютърна мрежа (MAN). Всички стандарти имат спецификация на физическия и MAC – подслой на каналния слой.
    2.4.1. Стандарт IEEE 802.3 (Ethernet).
    Стандартът IEEE 802.3 е най-използвания в практиката и съдържа създадения преди това стандарт Ethernet от фирмите INTEL, XEROX и DEC. Физическият слой на стандарт IEEE 802.3 описва LAN с логическа топология тип “ШИНА”. Скоростта на предаване на данни е 10 Mb/s , а в последните версии са достигнати скорости от 100 Mb/s и 1 Gb/s. Използват се два метода на предаване на данни:


    • директно цифрово предаване (baseband);

    • модулирано аналогово предаване (broadband).


    При директното цифрово предаване на данни се използва цялата честотна лента на комуникационната линия – или само един канал за предаване. Сигналът е цифров, кодиран с манчестерски или диференциален манчестерски код. Предава се едновременно в двете посоки. Покриват се малки разстояния поради затихването на сигнала в комуникационния канал.

    При модулираното аналогово предаване на данни се осигурява повече от един канал. Честотната лента на кабела се разделя на отделни канали, по които се предават аналогови сигнали от различни възли. Предаването се извършва само в една посока на шината, след което следва превключване в обратна посока с друга честота. Този начин на предаване се нарича разделено-модулирано предаване (mid-split-broadband). По стандарта IEEE 802.3 е възможен и друг вариант на предаване – с използване на два кабелни канала (dual-cable-broadband) – единия за предаване, другия за приемане. В този случай предаването и приемането се извършва на една честота.

    Стандартът IEEE 802.3 има различни версии, които ползват общото обозначение <V>, <метод>, <L>, където:



    • V е скоростта на предаване в Mb/s;

    • Метод – Base за директно предаване и Broad за модулирано предаване;

    • L е дължината на сегмента (кабела между 2 съединения на терминатори) в метри.

    Когато са използвани обозначенията:

    • (Twisted pair) това означава, че в LAN се използват кабели с усукана двойка проводници;

    • това означава, че в LAN се използва влакнесто-оптичен кабел (Fibre optics).

    При стандартите 10 Base T и 10 Base F физическата топология е “ЗВЕЗДА” , но логическата топология остава “ШИНА”.

    Мрежовите възли се свързват към концентратор (HUB), който изпълнява роля на множествен повторител. Стандартът 10 Base T използва за връзка две неекранирани усукани двойки проводници - една за предавани, другата за приемане. При стандартът 10 Base F се използва двойка оптични влакна (едното за предаване, другото за приемане).

    Концентраторите могат да се свързват йерархично най-много до три нива – Фиг.44.. На първо ниво има само един главен концентратор и той работи като множествен повторител. Останалите концентратори имат по един UP – порт за връзка с горния концентратор (HUB) и няколко DOWN – порта за връзка с концентратори, сървъри или работни станции от по-ниско ниво.

    При постъпване на кадър на един от DOWN – портовете на концентратора той го пренасочва през своя UP - порт към горния концентратор. Обратно, при постъпване на кадър на UP – порта (от горе), той го разпръсва надолу чрез своите DOWN – портове. По този начин се съхранява логическата шина и генерирания кадър от някои възел достига до останалите възли, а в случаи когато два възела генерират едновременно кадри възниква конфликтна ситуация.

     


        

    ГЛАВЕН HUB

     


       

     


       

    2-РО НИВО


     

       


     

       
    3-ТО НИВО

    Фиг.44. Схема на локална мрежа на три нива по стандарта изградена по стандарт 10 Base Т

    терминатор 10 Base 5 терминатор


       
       

    10 Base T


       

       


    Фиг.45. Приложение на мрежа 10 Base 5 като гръбнак за мрежа 10 Base T .

    Необходимо е да се спазва правилото, че между всеки два възела в мрежата може да има не повече от четири концентратора. Ако това условие не може да се изпълни, се поставя комутатор за разделяне сегментите на мрежата.

    Пример за смесена версия на стандарт IEEE 802.3 е показана на Фиг 45. В този случай се спазва правилото 5 – 4 – 3, което означава:


    • Между две работни станции или сървъри може да има само пет кабелни участъка (сегмента);

    • Между две работни станции може да има само четири концентратора;

    • Между две работни станции може да има само три секции с работни станции (сървъри).

    През юни 1995 г. IEEE одобри нова версия на стандарта 802.3.u (Fast Ethernet), работещ на 100 Mb/s. Това е допълнение към стандарта 802.3. През юни 1998 г. IEEE одобри стандарта 802.3.z (за влакнесто-оптични кабели). През март 1999 г. IEEE одобрява стандарта 802.3.ab за UTP кабели категория 5. Тези стандарти са известни като Gigabit Ethernet за предаване на данни със скорост до 1 Gb/s.

    2.4.1.1. МАС подслой на стандарта IEEE 802. 3.


    В стандарта IEEE 802. 3. МАС - подслоя се управлява от протокол CSMA/CD – (Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection) т. е. множествен достъп с откриване на носещата честота и разпознаване на конфликтите. Протоколът допуска, че всички мрежови възли са равноправни. Всички предават по общата комуникационна среда, като се състезават помежду си. Възлите в мрежата сами разпознават дали шината е заета или свободна.

    След заявка от по-горен слой протоколът CSMA/CD формира кадър, който се предава едновременно в двете посоки на шината. Възможно е в този момент и друг възел да установи, че шината е свободна и той да изпрати кадър, тъй като сигналът от първия възел се разпространява със закъсняване. В този случай възниква конфликт между двата кадъра. Налага се мрежовите адаптери да “подслушват” канала докато предават съобщения. След конфликт, възелът разпознал конфликта предава по комуникационната среда заглушаващ сигнал. Всеки възел, участвал в конфликт, изчаква различен интервал от време, генериран по случаен закон преди отново да изпрати нов кадър. След шестнадесет неуспешни опита мрежовият адаптер изпраща към горните слоеве сигнал за инициализация на мрежата. Ако при разпространение на кадъра в шината няма конфликт, той се приема от получателя и каналът се освобождава. При скорост на предаване 10 Mb/s поради наличие на конфликти и време за изчакване на практика реалната скорост намалява до 1  3 Mb/s.


    Всъпи-телна част

    Начален ограни-чител

    (SFD)

    МАС –


    адрес на В. по-лучател

    МАС –адрес на възел-подател


    Дължи-на
    Данни

    LLC


    блок
    PAD

    Контролно поле

    (FCS)
    7 1 2 V 6 2 V 6 2 0 1500 46/0 4 байта

    Фиг. 46. Формат на кадър на МАС подслоя за протокол CSMA/CD.


    Встъпителната част на кадъра (Фиг.46) е от седем байта, всеки от които има стойност (10101011)2 и заедно с <началния ограничител > (10101011)2 се използват за синхронизация и определяне началото на кадъра. МАС – адресът на възела-подател се ползва от получателя, за да определи от кой възел идва съобщението. МАС – адресът на получателя определя за кой възел е съобщението. Ако първият бит е 0, то кадърът е за един получател. Ако първият бит е 1, то кадърът е предназначен за група получатели (multicast адресиране). Ако всички битове са 1 – кадърът е предназначен за всички възли в мрежата (broadcast адресиране). В полето <дължина > се посочва дължината на полето <данни>. То може да е от 0 до 1500 байта. Ако данните са с дължина, по-малка от 46 байта, се използва полето за допълване на поле <данни> до 46 байта. Ограничението от минимална дължина на поле <данни> 46 байта се налага, за да има достатъчно време да се върне заглушаващият сигнал при конфликт. Полето се използва за кодиране на данните (без първите две полета) с шумоустойчив код (CRC – 32) , което дава възможност на възела-получател да установи дали кадърът е приет с грешки или коректно.
    2.4.1.2. Комутирани локални мрежи, изградени по стандарт IEEE 802. 3.
    Стандартът позвалява локалните компютърни мрежи да се комутира, в резултат на което комуникационната среда престава да е обща. При достигане на максималния капацитет на мрежата се използват комутатори, които обикновено се поставят на мястото на концентраторите.

    Комутаторът е устройство с високоскоростна вътрешна комутационна матрица. Когато мрежов възел, свързан към комутатора изпрати към него 802.3 – кадър, той проверява дали възелът, за който е предназначен, е свързан в мрежата на подателя. Всеки комутатор има от 4  32 линейни платки, всяка от които има 1  8 порта. Когато получателят е свързан към същата линейна платка, кадърът се копира (предава) директно към съответен порт, без да се използва вътрешната комутационна матрица. В противен случай кадърът се предава чрез матрицата към съответната линейна платка, а тя го предава към порта на получателя. Когато към порта на комутатор е свързан концентратор, отделните възли, включени към него, се състезават помежду си за достъп до порта, както при некомутираните 802.3 компютърни мрежи. В случай когато на два и повече порта на една линейна платка постъпят едновременно различни кадри, се използват два начина за решаване на такива конфликти:

    В първия случай не се разрешава едновременно предаване на кадри и всяка платка може да извършва само една комуникация;

    Във втория случай всички портове на една линейна платка могат да предават кадри едновременно. За целта всеки порт се буферира с RAM памет и кадрите се натрупват в съответен буфер. По този начин производителността на комутираната мрежа се увеличава.


    2.4.2. Стандарт IEEE 802.4 (Token Bus).

    Стандартът използва комуникационни линии с коаксиални кабели. Сложен е за изпълнение и подръжка и рядко се е прилагал в миналото.


    2.4.2.1. Физически слой на IEEE 802.4.
    Стандартът описва локална компютърна мрежа с физическа топология тип “шина”. Линиите за предаване на данните са изградени от широколентов коаксиален кабел с вълново съпротивление R = 75 . Използват се два режима на предаване на данни:

    • Немодулирано аналогово предаване (carrier band);

    • Модулирано аналогово предаване (broad band).

    При немодулираното аналогово предаване по кабел се осигурява само един канал със скорост 5 Mb/s. Дължината на сегмента е 700 м при максимален брой на възлите – 32.

    При модулираното аналогово предаване се осигуряват няколко канала при скорост 10 Mb/s за всеки канал.
    2.4.2.2. МАС подслой на стандарта IEEE 802. 4.
    Този подслой използва протокола Token Bus. Достъпът се реализира чрез управляващ маркер. Това е специален кадър – щафета, който се предава от възел на възел.

    Встъпи-телна част


    Начален раздели-тел
    Управ-ление

    МАС –


    Подател

    Адреси


    Получа-тел
    Данни
    Контрол-но поле

    FCS
    Краен раздели-тел


    1 1 1 2 или 6 2 или 6 0 8182 4 1 байт
    Фиг.47. Формат на кадъра на протокола Token Bus.
    Само възелът, който притежва маркера има право да предава данни към останалите, като всеки възел знае адресите на съседите си. При инициализация на мрежата пръв има право да притежава маркера и да предава възелът с най-голям адрес.

    Всеки възел владее маркера за определено време, след което го предава на съседа с по-малък адрес. За това време се предават кадрите (Фиг.47.), с данните към възела, за който са предназначени. Когато даден възел няма кадри за предаване, маркерът се предава на следващия възел. След като маркерът се изпрати към следващия възел се получава потвърждение за получаването му. Ако след второто изпращане на маркера не се получи потвърждение, се изпраща специален кадър “кой е следващият”. Ако и тогава не се получи потвърждение, в шината се изпраща запитване “търся заместник”. Очаква се произволен възел да се обади и да приеме маркера.

    По протоколът Token Bus може да се използва приоритетна схема. Някои възли могат да се изключат и да не получават право на маркер за предаване, а само да приемат.

    Недостатък на този протокол е, че локалната мрежа трудно се реконфигурира, защото трябва да се пренастройват и описват съседните възли.


    2.4.3. Стандарт IEEE 802. 5 (Token Ring)
    Стандарт IEEE 802.5 (Token Ring) възниква през 1985 г. на базата на стандарта Token Ring на фирмата IBM.

    2.4.3.1. Физически слой на стандарт IEEE 802. 5


    Стандартът описва локална компютърна мрежа с логическа топология тип “кръг”. При нея сигналът обхожда в кръг последователно всички възли. Физическата топология може да е от друг тип, най-често “звезда”.

    Разстоянията, които се покриват са по-големи от тези при стандарти 802.3 и 802. 4, тъй като когато сигналът преминавайки през възелите се формира и усилва.

    Използва се само режим “директно предаване”. За комуникационните линии се използват кабелите:


    • Неекранирани усукани двойки (UTP) със съединители RJ – 45;

    • Екранирана усукана двойка (STR) със съединители RJ – 45 или с MIC на IBM;

    • Коаксиален кабел;

    • Влакнесто – оптичен кабел.

    Скоростта на предаване за стандарта е 16 Mb/s или 4 Mb/s. По кабел UTP се постига скорост до 4 Mb/s.

    Крайните възли се свързват към кръга чрез специални съединителни устройства MAU (Multistation Access Unit). Чрез съединителите MAU може да се изключва повреден краен възел, с което се запазва целостта на мрежата.

    В една LAN по този стандарт може да има до 33 броя съединители тип MAU. Разстоянията между възела на мрежата и MAU – съединителя трябва да е минимално 2, 5 м. и максимално – до 100 м за кабел STP и 45 м за кабел UTP. Допуска се дължина на кабела между два съседни MAU – съединители до 150 м. и до 750 м. с използване на междинен усилвател (повторител).


    2.4.3.2. МАС – подслой на стандарта IEEE 802. 5.
    В МАС – подслоя на стандарта се използва протокола Token Ring . Управлението на достъпа става с маркер. Маркерът се генерира при инициализиране на мрежата, след което той циркулира по кръга само в една посока. Право на комуникационната среда има само възелът, който владее маркера. Когато един възел иска да владее маркера с цел предаване, в полето АС (Фиг.48.), в мркера се променя един бит, с което маркерът се превръща в начало на кадър на този възел. В този момент във възела се пуска таймер, с който се определя времето, за които възелът може да задържи маркера. Излъчените кадри преминава последователно през всички възли, но само възелът-получател ги копира в паметта си. Когато последния кадърът достигне до възела – подател, служебния маркер се освобождава и преминава към следващия възел. За правилното изпълнение на процедурите се грижи специална мониторна станция. За тази цел един от крайните възли на мрежата премахва „забравени кадри” и въстановява изгубени маркери.

    Протоколът Token Ring има предварително зададено максимално време за закъснение на кадъра, поради което е удобен за работа в реално време.

    В LAN с по-висока скорост (16 Mb/s) се използва методът на “предварително освобождаване на кадъра”. Възелът – подател не чака последния кадър да “направи кръг”, а щом го предаде в мрежата, веднага предава служебния маркер към следващия възел.
    Начален ограни-чител

    (SD)

    Управ-ление на достъпа

    (AC)

    Управ-ление на кадъра

    (FC)

    МАС –адрес на получа-теля

    (DA)

    МАС- адрес на подате-ля

    (SA)

  • 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   18


    База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
    отнасят до администрацията

        Начална страница